JP2008020419A - Radar signal processing method and radar signal processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーダ受信信号の処理に関し、特にパルス積分を行うレーダ信号処理方法及びレーダ信号処理装置に関する。 The present invention relates to processing of radar received signals, and more particularly to a radar signal processing method and radar signal processing apparatus that perform pulse integration.
レーダ装置は、一般に空間に電波を発射して目標からの反射信号を受信することにより目標の存在を探知し、その位置、運動状況などを観測するものである。また、アンテナにより所定の形状のビームを形成して、そのビームの方位・仰角等を順次変えながら電波を発射する(スキャンと呼ぶ)ことで、目的とする空間の全範囲について反射信号を受信して観測を行うように構成される。 A radar device generally detects the presence of a target by emitting a radio wave into space and receiving a reflected signal from the target, and observes its position, movement state, and the like. In addition, a reflected beam is received over the entire range of the target space by forming a beam of a predetermined shape with an antenna and emitting radio waves while sequentially changing the azimuth and elevation angle of the beam (referred to as scanning). Configured to perform observations.
通常、レーダ装置の遠方の目標からの反射信号はノイズに比べて微弱であるためそのままでは目標信号として検出できないことが多い。これを改善して探知能力を向上させるために、レーダ装置が空間をスキャンするとき各電波発射方向に複数のパルスを発射して、反射波のパルスのすべてを加える処理が行われる。この処理をパルス積分と呼び、積分パルス数が多いほど探知能力が高くなる。 Usually, a reflected signal from a target far from the radar apparatus is weaker than noise, and thus cannot be detected as a target signal as it is. In order to improve this and improve the detection capability, when the radar apparatus scans the space, a process of emitting a plurality of pulses in each radio wave emission direction and adding all the pulses of the reflected wave is performed. This process is called pulse integration, and the detection capability increases as the number of integration pulses increases.
また、アンテナで受信される信号はアナログ信号であるが、パルス積分はA/D変換後のディジタル受信信号として行われ、このディジタル受信信号のサンプリング周期により、信号処理における距離方向の量子化単位(レンジビンと呼ぶ)が決定され、レンジビンごとにパルス積分の処理が行われる。 The signal received by the antenna is an analog signal, but the pulse integration is performed as a digital received signal after A / D conversion, and the quantization unit (in the distance direction in signal processing (by the sampling period of this digital received signal) (Referred to as a range bin) and a pulse integration process is performed for each range bin.
レーダの最大探知距離はアンテナ利得や送信電力等、H/W規模に依存するほか、送信パルス幅や積分パルス数等に依存する。アンテナ利得や送信電力は、レーダ装置製造後に変更することはできないが、送信パルス幅や積分パルス数はある程度変更可能であり、レーダ装置では実際にあらかじめそれらの諸元の異なる複数の動作モードで動作するように設計される。 The maximum detection distance of the radar depends not only on the H / W scale such as the antenna gain and transmission power but also on the transmission pulse width and the number of integrated pulses. Although the antenna gain and transmission power cannot be changed after the radar device is manufactured, the transmission pulse width and the number of integrated pulses can be changed to some extent, and the radar device actually operates in multiple operation modes with different specifications in advance. Designed to do.
ところで、パルス積分においては、1スキャンに要する時間が定められることにより、各電波発射方向にパルス送信する時間(ビーム走査時間と呼ぶ)が決定されるため、パルスを積分する回数(最大積分可能数と呼ぶ)の制約となり、これが積分パルス数の第1の制約となる。 By the way, in the pulse integration, since the time required for one scan is determined, the time for transmitting a pulse in each radio wave emission direction (referred to as beam scanning time) is determined. This is the first constraint on the number of integrated pulses.
また、レーダ装置の積分可能なパルス数は、対象とする目標の速度や受信パルス幅によっても制限される。ここで受信パルス幅は、距離分解能を向上させるため受信パルスの幅を小さくするパルス圧縮が行われる場合にはパルス圧縮後のパルス幅である。積分時間内に目標が距離方向に移動して、目標が1パルス目に存在するレンジビンから受信パルス幅以上離れた他のレンジビンに移動した場合、受信パルス幅の1/2相当距離(以降1/2パルス幅単位と呼ぶ)内に留まっていた時間以降の積分パルスは利得がないばかりか、目標が存在しない信号を積分することで積分損失となる。このため一般には、受信パルス幅の1/2程度がレンジビンとなるように設計して、同一レンジビンのデータのみでパルス積分を行っている。従って、高速の目標であればあるほど、また受信パルス幅が小さいほど、積分可能なパルス数は少なくなる。これが積分パルス数の第2の制約となる。 The number of pulses that can be integrated by the radar apparatus is also limited by the target speed and reception pulse width. Here, the reception pulse width is a pulse width after pulse compression when pulse compression is performed to reduce the width of the reception pulse in order to improve distance resolution. When the target moves in the distance direction within the integration time and the target moves to another range bin that is more than the reception pulse width from the range bin existing at the first pulse, a distance equivalent to ½ of the reception pulse width (hereinafter 1 / The integration pulse after the time stayed within 2 pulse width units) does not have gain but also results in integration loss by integrating the signal with no target. For this reason, in general, the range bin is designed so that about ½ of the received pulse width becomes a range bin, and the pulse integration is performed only with the data of the same range bin. Therefore, the faster the target and the smaller the received pulse width, the smaller the number of pulses that can be integrated. This is the second restriction on the number of integrated pulses.
以上のように従来のレーダ装置では積分パルス数には制約があるものの、前記制約の範囲内でレーダの動作モード毎にあらかじめ決められている。 As described above, although the number of integrated pulses is limited in the conventional radar apparatus, it is determined in advance for each radar operation mode within the range of the limitation.
また、従来のレーダ装置のなかには、積分パルス数の制約に対し、高速目標探知能力の向上や距離分解能の向上を図りつつ最大探知距離を延ばすため、その制約以上に積分を行う各種手法が提案されている(特許文献1、2参照)。
そのひとつとしてスキャン間積分の処理手法がある。前述のパルス積分ではレーダが目的とする空間範囲に対して一通りスキャンする動作を繰り返すとき、スキャンごとに同一スキャン内の受信信号を使って処理する。これに対してスキャン間積分では複数の異なるスキャンの受信信号を積分する技術である。たとえば特許文献1に示されている技術は、目標が等速直線運動であることを前提条件として、スキャン間で等速直線運動をしている信号を、線分抽出処理の一種であるハフ変換により抽出し、複数スキャンの振幅を加算することで、スキャン間の受信信号を積分するものである。このようにスキャン間積分は、位相情報を使わない振幅値だけの積分であり、ノンコヒーレント積分の一種であるとみなせる。
Also, among the conventional radar devices, various methods have been proposed that perform integration beyond the limitation in order to extend the maximum detection distance while improving the high-speed target detection capability and the distance resolution against the limitation on the number of integrated pulses. (See
One of them is an inter-scan integration processing technique. In the above-described pulse integration, when the radar repeatedly scans the target spatial range, processing is performed using the received signal in the same scan for each scan. On the other hand, the integration between scans is a technique for integrating received signals of a plurality of different scans. For example, the technique disclosed in
また、同一スキャン内で積分パルス数を増大させる技術として、コヒーレント積分とノンコヒーレント積分を組み合わせて距離移動補正を行う技術がある。たとえば、特許文献2に示された技術である。
図11は特許文献2に示された技術のブロック図である。移動目標対応コヒーレント積分手段201と、検波器202と、ドップラビン選択手段203と、移動目標対応ノンコヒーレント積分手段204とから構成される。移動目標対応コヒーレント積分手段201は、パルス圧縮手段201−1と、パルスドップラ処理手段201−2と、レファレンス信号発生手段201−3とから構成される。この技術の動作は以下のとおりである。
Further, as a technique for increasing the number of integrated pulses within the same scan, there is a technique for performing distance movement correction by combining coherent integration and non-coherent integration. For example, this is the technique disclosed in
FIG. 11 is a block diagram of the technique disclosed in
レーダ受信信号はパルス圧縮手段201−1に入力され、レファレンス信号発生手段201−3から出力されるレファレンス信号と相関処理を行うことによりパルス圧縮される。ここで、レファレンス信号は送信パルス波形をもとに作られ、距離移動補正も含めて想定される目標速度に応じた種類だけ発生される。パルス圧縮はその種類の数だけ並行して実施され、パルス圧縮後信号として出力される。パルス圧縮後信号はパルスドップラ処理手段201−2でコヒーレント積分され、検波器202で検波されて振幅データとなる。振幅データはドップラフィルタ出力ごとに分けられてドップラビン選択手段203においてノンコヒーレント積分される。さらに移動目標対応ノンコヒーレント積分手段204においてスキャン積分が行われて積分処理後信号として出力される。
The radar reception signal is input to the pulse compression unit 201-1, and is subjected to pulse compression by performing correlation processing with the reference signal output from the reference signal generation unit 201-3. Here, the reference signals are generated based on the transmission pulse waveform, and are generated in accordance with the assumed target speed including distance movement correction. Pulse compression is performed in parallel for the number of types, and is output as a signal after pulse compression. The pulse-compressed signal is coherently integrated by the pulse Doppler processing means 201-2, detected by the
パルス積分を行うレーダ信号処理装置においては、積分パルス数は、1スキャンに要する時間の制約と、目標速度と受信パルス幅の制約を受ける。 In a radar signal processing apparatus that performs pulse integration, the number of integrated pulses is limited by the time required for one scan and the target speed and received pulse width.
これらの制約以上に積分パルス数を増大させるために、スキャン間積分を行うものもあるが、かかる従来のレーダ信号処理装置では積分利得が小さいという問題がある。その理由は、スキャン間積分は、目標の移動を考慮して異なるレンジビンの積分を行うものであってノンコヒーレント積分であり、同一積分パルス数のコヒーレント積分に比べて積分利得が小さいからである。 In order to increase the number of integrated pulses beyond these restrictions, some inter-scan integration is performed, but such a conventional radar signal processing apparatus has a problem that the integral gain is small. The reason is that the integration between scans integrates different range bins in consideration of the movement of the target and is a non-coherent integration, and the integration gain is smaller than the coherent integration with the same number of integration pulses.
また、同一スキャン内で積分パルス数を増大させる技術として、コヒーレント積分とノンコヒーレント積分を組み合わせて距離移動補正を行うレーダ信号処理装置があるが、積分利得が十分増大できないという問題がある。その理由は、コヒーレント積分パルス数とノンコヒーレント積分パルス数が固定されていて、最大積分可能数の範囲内でコヒーレント積分パルス数が最大となるように最適化しないからである。 Further, as a technique for increasing the number of integrated pulses within the same scan, there is a radar signal processing apparatus that performs distance movement correction by combining coherent integration and non-coherent integration. However, there is a problem that the integral gain cannot be increased sufficiently. This is because the number of coherent integration pulses and the number of non-coherent integration pulses are fixed, and optimization is not performed so that the number of coherent integration pulses is maximized within the range of the maximum number of integration possible.
[発明の目的]
本発明の目的は、上述した問題点を解決するものであり、最大積分可能数の範囲内でコヒーレント積分パルス数が最大となるように最適化することで積分利得を十分増大できるレーダ信号処理方法及びレーダ信号処理装置を提供することである。
[Object of invention]
An object of the present invention is to solve the above-described problems, and a radar signal processing method capable of sufficiently increasing the integral gain by optimizing the coherent integral pulse number to be the maximum within the range of the maximum integrable number. And a radar signal processing apparatus.
本発明の他の目的は、パルス積分時間内に着目しているレンジビンから1/2パルス幅単位以上移動するような高速で等速直線運動をする目標に対しても、効果的に積分利得が得られるレーダ信号処理方法及びレーダ信号処理装置を提供することである。 Another object of the present invention is that the integration gain can be effectively increased even for a target that performs a constant-velocity linear motion at a high speed, such as moving more than ½ pulse width unit from the range bin of interest within the pulse integration time. It is an object to provide a radar signal processing method and a radar signal processing device obtained.
本発明の他の目的は、パルス積分時間内に注目しているレンジビンから1/2パルス幅単位以上移動するような高速で等速直線運動をする目標に対して、最大積分可能数の範囲内で、コヒーレント積分パルス数とノンコヒーレント積分パルス数の配分を柔軟に変化させて最適化を行ない、効果的に積分利得が得られるレーダ信号処理方法及びレーダ信号処理装置を提供することである。 Another object of the present invention is to keep the target within the range of the maximum number of integrals for a target that performs constant-velocity linear motion at a high speed such that it moves more than 1/2 pulse width unit from the range bin of interest within the pulse integration time. Thus, a radar signal processing method and a radar signal processing apparatus capable of effectively obtaining an integral gain by flexibly changing the distribution of the coherent integral pulse number and the non-coherent integral pulse number and providing an integral gain effectively are provided.
本発明のレーダ信号処理方法は、レーダ諸元に基づき最大積分可能数Nmaxを算出するステップと、想定する目標の速度Vに応じて最大積分可能数Nmaxをコヒーレント積分が可能な単位に分割して、当該単位のパルス数Nc(k):k=1、2、・・・、Nncを算出するステップと、Nc(k)パルス間における速度Vの目標の移動距離に応じた補正量を算出するステップと、Nc(k)パルスを一単位としてコヒーレント積分を行うステップと、Nc(k)パルスのコヒーレント積分の結果を前記補正量により順次距離補正して積分ヒット数Nncのノンコヒーレント積分を行うステップと、からなることを特徴とし、前記パルス数Nc(k):k=1、2、・・・、Nncを算出するステップは、パルス繰り返し周期内に着目しているレンジビンから1/2パルス幅単位内で移動する目標に対しては、着目している地点から、1/2パルス幅単位以上移動するまでに、照射可能なパルス数を算定した結果を用いて最大積分可能数Nmaxを分割し、パルス繰り返し周期内に着目しているレンジビンから1/2パルス幅単位以上移動するような目標に対しては、連続するパルス間の移動量のレンジビン数が同じか否かを判定することにより最大積分可能数Nmaxを分割するステップを含むことを特徴とする。 According to the radar signal processing method of the present invention, the step of calculating the maximum integrable number Nmax based on the radar specifications and dividing the maximum integrable number Nmax into units capable of coherent integration according to the assumed target speed V. , The step of calculating the number of pulses Nc (k): k = 1, 2,..., Nnc, and the correction amount corresponding to the target moving distance of the speed V between the Nc (k) pulses. A step of performing coherent integration with the Nc (k) pulse as a unit, and a step of performing non-coherent integration of the number of integration hits Nnc by sequentially correcting the distance of the coherent integration result of the Nc (k) pulse by the correction amount. The step of calculating the number of pulses Nc (k): k = 1, 2,..., Nnc focuses on the pulse repetition period. For a target that moves within a 1/2 pulse width unit from the range bin that is being used, the result of calculating the number of pulses that can be irradiated before moving from the point of interest to a 1/2 pulse width unit or more is used. For a target that divides the maximum possible integration number Nmax and moves more than 1/2 pulse width unit from the range bin of interest within the pulse repetition period, is the number of range bins of the movement amount between successive pulses the same? It is characterized by including the step of dividing the maximum integrable number Nmax by determining whether or not.
また、前記コヒーレント積分を行うステップとノンコヒーレント積分を行うステップは、最大目標速度Vmaxを基準として、1/2パルス幅単位から定めた速度刻み幅ΔVずつ小さくした各速度に対して並列に行うことを特徴とし、前記ノンコヒーレント積分の結果の出力のうちの最大値を選択するステップと、選択された最大値の出力を所定のスレッショルド値と比較して、該スレッショルド値を超えた出力を目標信号として出力するステップと、を含むことを特徴とする。 The step of performing the coherent integration and the step of performing the non-coherent integration are performed in parallel with respect to each speed reduced by a speed step width ΔV determined from a 1/2 pulse width unit with reference to the maximum target speed Vmax. A step of selecting the maximum value of the noncoherent integration results, comparing the selected maximum value output with a predetermined threshold value, and outputting an output exceeding the threshold value as a target signal. And a step of outputting as a feature.
また、前記コヒーレント積分は、パルスドップラ処理を用いたコヒーレント積分であり、前記ノンコヒーレント積分は、前記コヒーレント積分の結果として出力されるパルスドップラ処理における各ドップラフィルタ出力に対して振幅加算によるノンコヒーレント積分であることを特徴とする。 The coherent integration is coherent integration using pulse Doppler processing, and the non-coherent integration is non-coherent integration based on amplitude addition for each Doppler filter output in the pulse Doppler processing output as a result of the coherent integration. It is characterized by being.
本発明のレーダ信号処理装置は、レーダ諸元に基づき最大積分可能数を算出する最大積分可能数算定器と、受信パルス幅と対象とする目標速度に応じて最大積分可能数をコヒーレント積分パルス数とノンコヒーレント積分パルス数に配分するとともに目標の距離移動に対応する距離移動補正量を算定する積分数算定器と、レーダ受信信号のコヒーレント積分、ノンコヒーレント積分及び距離移動補正を含む積分処理系統を構成する信号処理器と、積分数算定器で算定したコヒーレント積分パルス数、ノンコヒーレント積分パルス数及び距離移動補正量を用いて、前記信号処理器のコヒーレント積分と該コヒーレント積分結果のノンコヒーレント積分における積分数及び距離移動補正の制御を行う積分数制御器と、を有することを特徴とし、前記信号処理器は、パルスドップラ処理を用いたコヒーレント積分を行うコヒーレント積分器と、対象とする目標速度において着目するレンジビンから別のレンジビンに移動する時にその移動量を補正する距離移動補正器と、前記コヒーレント積分器におけるコヒーレント積分結果として出力される各ドップラフィルタ出力に対して振幅加算によるノンコヒーレント積分を行うノンコヒーレント積分器と、を有することを特徴とする。 A radar signal processing apparatus according to the present invention includes a maximum integrable number calculator that calculates a maximum integrable number based on radar specifications, and a coherent integration pulse number that is a maximum integrable number according to a received pulse width and a target speed. An integration number calculator that calculates the distance shift correction amount corresponding to the target distance shift, and an integration processing system that includes coherent integration, non-coherent integration, and distance shift correction of the radar received signal. In the non-coherent integration of the coherent integration of the signal processor and the coherent integration result using the signal processor to be configured and the coherent integration pulse number, the non-coherent integration pulse number and the distance shift correction amount calculated by the integration number calculator An integral number controller for controlling the integral number and distance shift correction, The signal processor includes a coherent integrator that performs coherent integration using pulse Doppler processing, a distance movement corrector that corrects the amount of movement when moving from a target range bin to another range bin at a target speed of interest, and And a non-coherent integrator that performs non-coherent integration by amplitude addition on each Doppler filter output that is output as a coherent integration result in the coherent integrator.
また、前記信号処理器は、最大目標速度を基準として1/2パルス幅単位等から定めた速度刻み幅ずつ小さくした各速度に対して、前記コヒーレント積分とノンコヒーレント積分の処理を並列して行う複数の積分処理系統を有し、前記信号処理器は、前記ノンコヒーレント積分器から出力される各フィルタバンク出力のうちの最大値を選択する最大値選択器と、前記最大値選択器の出力と所定のスレッショルド値を比較して、スレッショルド値を超えた信号を目標信号として出力する目標検出器と、を有することを特徴とする。 In addition, the signal processor performs the coherent integration and non-coherent integration processes in parallel for each speed reduced by a speed increment determined from a 1/2 pulse width unit or the like on the basis of the maximum target speed. A plurality of integration processing systems, the signal processor, a maximum value selector for selecting a maximum value among the filter bank outputs output from the non-coherent integrator, and an output of the maximum value selector; And a target detector for comparing a predetermined threshold value and outputting a signal exceeding the threshold value as a target signal.
また、前記複数の積分処理系統は、各コヒーレント積分結果のS/Nと該S/Nの平均値との差が所定閾値以上の場合に、当該コヒーレント積分結果を棄却する目標相関器を備えることを特徴とする。更に、目標速度として最も可能性が高い指定目標速度を設定し、その指定目標速度を基準として積分数を算定し、各速度ごとの処理負荷を算定し、指定目標速度を含んでかつ処理負荷が処理能力を上回らない速度範囲を計算し、当該範囲のみの積分処理を行うように構成したことを特徴とする。 The plurality of integration processing systems include a target correlator that rejects the coherent integration result when the difference between the S / N of each coherent integration result and the average value of the S / N is equal to or greater than a predetermined threshold. It is characterized by. Furthermore, the specified target speed with the highest possibility is set as the target speed, the integral number is calculated based on the specified target speed, the processing load for each speed is calculated, the specified target speed is included, and the processing load is A speed range that does not exceed the processing capability is calculated, and integration processing is performed only in the range.
より具体的には、パルス繰り返し周期等のレーダ諸元より最大積分可能数を算出する最大積分可能数算定器と、受信パルス幅と対象とする目標速度に応じて最大積分可能数をコヒーレント積分パルス数とノンコヒーレント積分パルス数に配分するとともに距離移動補正量を算定する積分数算定器と、算定したコヒーレント積分パルス数とノンコヒーレント積分パルス数を用いてデータ分配器の受信信号の分配の制御と、信号処理器(1)、(2)の積分数の制御を行う積分数制御器と、アナログのレーダ受信信号をディジタル受信信号に変換するA/D変換器と、ディジタル受信信号を一時的に記憶するバッファメモリと、積分数制御器の制御を受けて、バッファメモリ上のディジタル受信信号を信号処理器(1)、(2)の各積分処理系統に分配するデータ分配器と、パルスドップラ処理を用いたコヒーレント積分を行うコヒーレント積分器と、対象とする目標速度において着目するレンジビンから別のレンジビンに移動する時にその移動量を補正する距離移動補正器と、コヒーレント積分結果として出力される各ドップラフィルタ出力に対して振幅加算によるノンコヒーレント積分を行うノンコヒーレント積分器と、ノンコヒーレント積分器から出力される各フィルタバンク出力のうちの最大値を選択する最大値選択器と、最大値選択器の出力と所定のスレッショルド値を比較して、スレッショルド値を超えた信号を目標信号として出力する目標検出器と、を有することを特徴とする。 More specifically, the maximum integrable number calculator that calculates the maximum integrable number from radar specifications such as the pulse repetition period, and the coherent integration pulse for the maximum integrable number according to the received pulse width and target target speed. And the number of non-coherent integral pulses and the integral number calculator for calculating the distance shift correction amount, and the control of the distribution of the received signal of the data distributor using the calculated coherent integral pulse number and the non-coherent integral pulse number. , An integral number controller for controlling the integral number of the signal processors (1) and (2), an A / D converter for converting an analog radar received signal into a digital received signal, and a digital received signal temporarily Under the control of the buffer memory to be stored and the integration number controller, the digital reception signals on the buffer memory are integrated into the signal processing units (1) and (2). A data distributor that distributes, a coherent integrator that performs coherent integration using pulse Doppler processing, and a distance movement corrector that corrects the amount of movement when moving from the target range bin to another range bin at the target speed of interest. , A non-coherent integrator that performs non-coherent integration by amplitude addition for each Doppler filter output that is output as a coherent integration result, and a maximum that selects the maximum value among the filter bank outputs that are output from the non-coherent integrator It has a value selector, and a target detector that compares the output of the maximum value selector with a predetermined threshold value and outputs a signal exceeding the threshold value as a target signal.
(作用)
パルス積分時間内に着目しているレンジビンから1/2パルス幅単位以上移動するような高速で等速直線運動する目標であっても、1/2パルス幅単位内に留まっている時間内や、各ヒット間で移動するレンジビン数が一定である時間内はコヒーレント積分が可能である。想定した目標の速度に応じて、パルス積分時間内で、コヒーレント積分可能なヒット数の組み合わせを算出し、各コヒーレント積分結果を1単位として、それらを振幅加算によるノンコヒーレント積分を行うことにより積分利得を得る。
(Function)
Even if the target is moving at a constant linear velocity at a high speed such as moving more than ½ pulse width unit from the range bin focused on within the pulse integration time, within the time remaining within ½ pulse width unit, Coherent integration is possible within a period in which the number of range bins moving between hits is constant. Integration gain is calculated by calculating the combination of the number of hits that can be coherently integrated within the pulse integration time according to the assumed target speed, and taking each coherent integration result as one unit and performing non-coherent integration by adding the amplitude. Get.
本発明によれば、目標からの反射信号に対する予め設定された最大積分可能数の範囲内でパルス積分の積分利得を十分に増大させることが可能である。また、パルス積分時間内に着目しているレンジビンから1/2パルス幅単位以上移動するような高速で等速直線運動をする目標に対しても、積分利得を向上させることが可能である。その理由は距離移動補正を行いつつ、最大積分可能数の範囲で、コヒーレント積分パルス数とノンコヒーレント積分パルス数の配分を柔軟に変化させて最適化を行ない、コヒーレント積分パルス数が最大になるような制御により、積分利得を最大化するからである。 According to the present invention, it is possible to sufficiently increase the integral gain of pulse integration within the range of a preset maximum number of integrals for the reflected signal from the target. Further, it is possible to improve the integral gain even for a target that performs a constant linear motion at a high speed such that the unit moves by 1/2 pulse width unit or more from the range bin of interest within the pulse integration time. The reason is that while performing distance shift correction, optimization is performed by flexibly changing the distribution of the number of coherent integration pulses and non-coherent integration pulses within the range of the maximum integration possible so that the number of coherent integration pulses is maximized. This is because the integral gain is maximized by simple control.
次に、本発明のレーダ信号処理方法及びレーダ信号処理装置の実施の形態の原理について図面を参照して詳細に説明する。
[基本原理]
本発明におけるレーダ装置の受信信号から効率良く積分利得を得るための最適化されたパルス積分について説明する。
目標が距離方向に等速直線運動している場合、コヒーレント積分においては、複数パルスの受信信号に対して、同一のレンジビンの積分でコヒーレント積分利得が得られるケース1と、異なるレンジビンの受信信号を距離補正して積分することによりコヒーレント積分利得が得られるケース2とがある。
Next, the principle of the embodiment of the radar signal processing method and radar signal processing apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[Basic principle]
The optimized pulse integration for efficiently obtaining the integral gain from the received signal of the radar apparatus according to the present invention will be described.
When the target moves linearly at a constant speed in the distance direction, in coherent integration, the received signal of a different range bin is different from the
図1はケース1の同一レンジビンでコヒーレント積分可能な状況を示す図である。ケース1では、速度Vの目標に対するNパルス積分において、1パルス目の目標の真の位置に最も近いレンジビンに着目した時、Nパルス後に目標の真の位置がそのレンジビンからパルス幅の1/2以上移動しなければ、1パルス目のレンジビンにおいてNパルスのコヒーレント積分を行って積分利得を得ることができる。
FIG. 1 is a diagram illustrating a situation in which coherent integration is possible in the same range bin in
図2はケース2の異なるレンジビンでコヒーレント積分可能な状況を示す図である。ケース2では、1パルス目の目標の真の位置に最も近いレンジビンに着目した時、目標が高速で移動するために2パルス目に目標の真の位置がそのレンジビン点から1/2パルス幅単位以上移動する。図2のようにNパルス間において、各パルス間での目標の移動距離のレンジビン数を算出したとき、そのレンジビン数が一定であるパルス間においては、各レンジビン間で受信信号の位相の回転量が一定となり、距離補正を行うことによりコヒーレント積分を行って積分利得を得ることができる。
FIG. 2 is a diagram illustrating a situation in which coherent integration is possible in different range bins in
図3は本発明のレーダ信号処理の基本原理を示す図である。本発明のレーダ信号処理の方式では、まずパルス繰返し周期等のレーダ諸元から最大積分可能数Nmaxを算出し、図3に示すように、想定する目標の速度Vに応じて、最大積分可能数Nmaxをコヒーレント積分が可能な単位に分割されるように、コヒーレント積分可能なパルス数Nc(k):k=1、2、・・・、Nnc(Nc(1)、Nc(2)、Nc(3)、・・・・、Nc(Nnc))を算出する。そしてNc(k)を一単位とし、Nc(k)パルスコヒーレント積分行い、Nc(k)パルス間での速度Vの目標の移動距離のレンジビン数を算出し、それを逐次距離補正してNncヒットノンコヒーレント積分する処理を行う。 FIG. 3 is a diagram showing the basic principle of radar signal processing according to the present invention. In the radar signal processing method of the present invention, first, the maximum integrable number Nmax is calculated from the radar specifications such as the pulse repetition period, and the maximum integrable number is obtained according to the assumed target speed V as shown in FIG. In order to divide Nmax into units capable of coherent integration, the number of pulses Nc (k) that can be coherently integrated: k = 1, 2,..., Nnc (Nc (1), Nc (2), Nc ( 3),..., Nc (Nnc)) is calculated. Then, Nc (k) is used as one unit, Nc (k) pulse coherent integration is performed, the number of range bins of the target moving distance of velocity V between Nc (k) pulses is calculated, and the distance is corrected sequentially to obtain the Nnc hit Performs non-coherent integration.
本発明のコヒーレント積分では、1/2パルス幅単位内のコヒーレント積分もしくは、距離移動を考慮したコヒーレント積分処理を行うので距離移動による積分損失がなく、積分パルス数Nc(k)のコヒーレント積分をNnc回行い、その結果を一単位として積分ヒット数Nncのノンコヒーレント積分を行うので、最大積分可能数を最大限に利用して効率良く積分利得が得られる。 In the coherent integration of the present invention, since coherent integration within a 1/2 pulse width unit or coherent integration processing considering distance movement is performed, there is no integration loss due to distance movement, and the coherent integration of the number of integrated pulses Nc (k) is Nnc. Since the non-coherent integration of the integration hit number Nnc is performed with the result as one unit, the integration gain can be efficiently obtained by utilizing the maximum integration possible number to the maximum.
この方式では、速度Vの目標検出に最適化された処理となっているので、最大目標速度Vmaxを基準として1/2パルス幅単位等から定めた速度刻み幅ΔVずつ小さくした各速度に対して、上述したコヒーレント積分、ノンコヒーレント積分の複合処理を並列動作させることにより、最大目標速度以下の全ての目標について効率良く積分利得を得ることができる。 In this method, since the process is optimized for the target detection of the speed V, each speed reduced by a speed step width ΔV determined from a 1/2 pulse width unit or the like with the maximum target speed Vmax as a reference. Integral gains can be efficiently obtained for all targets below the maximum target speed by operating the combined processing of coherent integration and non-coherent integration described above in parallel.
[構成の説明]
図4は本発明の第1の実施の形態の構成を示すブロック図である。アナログのレーダ受信信号をディジタル受信信号に変換するA/D変換器104と、ディジタル受信信号を一時的に記憶するバッファメモリ105と、一時的に記憶されたディジタル受信信号を積分処理系統に分配するデータ分配器106と、コヒーレント積分とノンコヒーレント積分の組合せのパルス積分等を行う積分処理系統を構成する2つの信号処理器(1)、(2)と、最大積分可能数を算出する最大積分可能数算定器101と、最大積分可能数のコヒーレント積分パルス数とノンコヒーレント積分パルス数への配分及び距離移動補正量を算定する積分数算定器102と、データ分配器106と信号処理器(1)、(2)を制御する積分数制御器103と、を備える。
[Description of configuration]
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the first exemplary embodiment of the present invention. An A /
信号処理器(1)は、コヒーレント積分器107と、距離移動補正器108と、ノンコヒーレント積分器109と、最大値選択器110と、目標検出器111とからなり、低速目標に対する目標検出を行う複数の積分処理系統で構成される。
The signal processor (1) includes a
信号処理器(2)は、距離移動補正器112と、コヒーレント積分器107と、距離移動補正器113と、ノンコヒーレント積分器109と、最大値選択器110と、目標検出器111とからなり、高速目標に対する目標検出を行う複数の積分処理系統で構成される。
The signal processor (2) includes a
各部の機能は以下のとおりである。
最大積分可能数算定器101は、パルス繰り返し周期等のレーダ諸元に基づき最大積分可能数を算出する機能を有する。
The function of each part is as follows.
The maximum
積分数算定器102は、受信パルス幅と対象とする目標速度に応じて、最大積分可能数算定器101で算出した最大積分可能数をコヒーレント積分パルス数とノンコヒーレント積分パルス数に配分(算定)するとともに距離移動補正量を算定する機能を有する。
The
積分数制御器103は、算定したコヒーレント積分パルス数とノンコヒーレント積分パルス数を用いて、受信信号を分配するデータ分配器106の分配の制御と、信号処理器(1)、(2)の積分数の制御を行う機能を有する。
The
データ分配器106は、A/D変換器104を介して一時的に記憶したバッファメモリ上のレーダ受信信号のディジタル受信信号を積分数制御器103の制御により信号処理器(1)、(2)の各積分処理系統に分配する機能を有する。
The
信号処理器(1)は、コヒーレント積分器107でパルスドップラ処理を用いたコヒーレント積分を行い、距離移動補正器108で対象とする目標速度において着目するレンジビンから別のレンジビンに移動する時にその移動量を補正する。ノンコヒーレント積分器109で、コヒーレント積分結果として出力される各ドップラフィルタ出力に対して振幅加算によるノンコヒーレント積分を行う。最大値選択器110でノンコヒーレント積分器から出力される各フィルタバンク出力のうちの最大値を選択する。目標検出器111で最大値選択器の出力と所定のスレッショルド値を比較して、スレッショルド値を超えた信号を目標信号として出力する。
The signal processor (1) performs coherent integration using pulse Doppler processing in the
信号処理器(2)は、距離移動補正器112で各コヒーレント積分単位における目標速度による各パルス間の移動量を補正し、コヒーレント積分器107でパルスドップラ処理を用いたコヒーレント積分を行い、距離移動補正器108で対象とする目標速度において着目するレンジビンから別のレンジビンに移動する時にその移動量を補正する。ノンコヒーレント積分器109はコヒーレント積分結果として出力される各ドップラフィルタ出力に対して振幅加算によるノンコヒーレント積分を行う。最大値選択器110はノンコヒーレント積分器から出力される各フィルタバンク出力のうちの最大値を選択する。目標検出器111で、最大値選択器の出力と所定のスレッショルド値を比較して、スレッショルド値を超えた信号を目標信号として出力する。
In the signal processor (2), the
[動作の説明]
本実施の形態の動作について図4を用いて説明する。
まず、最大積分可能数算定器101の動作を説明する。
最大積分可能数算定器101は、パルス繰り返し周期T等のレーダ諸元より最大積分可能数Nmaxを算出する。
回転駆動型のアンテナの場合は、方位ビーム幅θ、アンテナ回転速度ω、パルス繰り返し周期(PRI)TよりNmaxは式(1)により算出する。
Nmax=θ/ωT・・・式(1)
電子走査型のアンテナの場合は、1ビーム走査時間Tsとパルス繰り返し周期TよりNmaxは式(2)により算出する。
Nmax=Ts/T・・・式(2)
[Description of operation]
The operation of this embodiment will be described with reference to FIG.
First, the operation of the maximum
The maximum
In the case of a rotationally driven antenna, Nmax is calculated from the azimuth beam width θ, the antenna rotation speed ω, and the pulse repetition period (PRI) T according to equation (1).
Nmax = θ / ωT (1)
In the case of an electronic scanning antenna, Nmax is calculated from the one-beam scanning time Ts and the pulse repetition period T according to Equation (2).
Nmax = Ts / T (2)
次に、積分数算定器102の動作を説明する。
Nパルス間で速度Vの目標が移動する距離r(N)を式(3)により算出する。
r(N)=N×V×T・・・式(3)
受信パルス幅ΔRτにおいて、レンジビンと目標の真の位置の誤差がΔRτ/2以下であれば、そのレンジビンでコヒーレント積分を行うことができる。
Nパルス間の目標移動量が1/2パルス幅単位の何個分に相当するかを表すcτ(N)を、式(4)の結果を四捨五入して算出する。
cτ(N)=r(N)/(ΔRτ/2)・・・式(4)
また、1/2パルス幅単位がnτレンジビン相当であるとして、Nパルス間の目標移動量のレンジビン数を表すcrb(N)を式(5)の結果を四捨五入して算出する。
crb(N)=nτ×r(N)/(ΔRτ/2)・・・式(5)
積分数算定器102は、以上の式(3)〜(5)と所定の積分数算定アルゴリズムにより、速度Vの目標に対するコヒーレント積分数とノンコヒーレント積分数の算定を行う。
Next, the operation of the
The distance r (N) that the target of the speed V moves between N pulses is calculated by equation (3).
r (N) = N × V × T (3)
If the error between the range bin and the target true position in the received pulse width ΔRτ is equal to or less than ΔRτ / 2, coherent integration can be performed with the range bin.
Cτ (N) representing the number of ½ pulse width units corresponding to the target movement amount between N pulses is calculated by rounding off the result of equation (4).
cτ (N) = r (N) / (ΔRτ / 2) (4)
Also, assuming that the 1/2 pulse width unit is equivalent to the nτ range bin, crb (N) representing the number of range bins of the target movement amount between N pulses is calculated by rounding the result of equation (5).
crb (N) = nτ × r (N) / (ΔRτ / 2) Equation (5)
The
図5はこの積分数算定アルゴリズムを示すフローチャートである。積分数算定器102における動作を図5に示すフローチャートを参照して詳細に説明する。
FIG. 5 is a flowchart showing this integral number calculation algorithm. The operation in the
ST1において、積分パルス数に相当するインクリメント変数iとcτ(i)、crb(i)の初期設定を行う。ST2において、インクリメント変数iを1増やす。ST3において、式(3)にしたがってr(i)を算出する。ST4において、式(4)、(5)にしたがってcτ(i)、crb(i)を算出する。ST5においてi<Nmaxであれば、ST2に戻り、ST2からST4までの処理を繰り返し、そうでなければ、ST6に進む。この時点でcτ(i)を参照すれば、速度Vの目標がiパルス目に1/2パルス幅単位何個分移動したかを知ることができる。 In ST1, initial setting of an increment variable i corresponding to the number of integrated pulses, cτ (i), and crb (i) is performed. In ST2, the increment variable i is incremented by one. In ST3, r (i) is calculated according to equation (3). In ST4, cτ (i) and crb (i) are calculated according to equations (4) and (5). If i <Nmax in ST5, the process returns to ST2, repeats the processes from ST2 to ST4, and otherwise proceeds to ST6. By referring to cτ (i) at this time, it is possible to know how many 1/2 pulse width units the target of the speed V has moved to the i-th pulse.
次に、ST6において、積分パルス数に相当するインクリメント変数i、コヒーレント積分パルス数に相当するインクリメント変数j、ノンコヒーレント積分パルス数に相当するインクリメント変数kの初期設定を行う。ST7において、V<(ΔRτ/2)/Tであれば、ST8へ進み、そうでなければ、ST13へ進む。
ST7では、速度Vの目標が連続した2パルス間で、1/2パルス幅単位1個分以上移動するか否かを判定し、移動しない場合はST8へ進み、移動する場合はST13へ進むことに対応する。ST8からST12までの処理は、図4における信号処理器(1)の積分数の組み合わせを決定するアルゴリズムであり、ST13からST17までの処理は、信号処理器(2)の積分数の組み合わせを決定するアルゴリズムである。
Next, in ST6, initialization is performed for an increment variable i corresponding to the number of integrated pulses, an increment variable j corresponding to the number of coherent integrated pulses, and an increment variable k corresponding to the number of non-coherent integrated pulses. In ST7, if V <(ΔRτ / 2) / T, the process proceeds to ST8, and if not, the process proceeds to ST13.
In ST7, it is determined whether or not the target of the velocity V moves by one or more 1/2 pulse width units between two continuous pulses. If not, the process proceeds to ST8. If moved, the process proceeds to ST13. Corresponding to The processing from ST8 to ST12 is an algorithm for determining the combination of the integration numbers of the signal processor (1) in FIG. 4, and the processing from ST13 to ST17 determines the combination of the integration numbers of the signal processor (2). It is an algorithm to do.
信号処理器(1)の積分数の組み合わせを決定するアルゴリズム(ST8〜ST12)を説明する。
ST8において、インクリメント変数i,jを1増やす。ST9においてcτ(i)とcτ(i−1)を比較し、同じであればST8に戻り、同じでなければST10へ進む。
ST9では、iパルスとi−1パルス間で、速度Vの目標が着目している1/2パルス幅単位から隣の1/2パルス幅単位に移動するか否かを判定している。
An algorithm (ST8 to ST12) for determining the combination of the integral numbers of the signal processor (1) will be described.
In ST8, the increment variables i and j are incremented by one. In ST9, cτ (i) and cτ (i−1) are compared. If they are the same, the process returns to ST8, and if they are not the same, the process proceeds to ST10.
In ST9, it is determined whether or not the target of the speed V moves from the ½ pulse width unit of interest to the adjacent ½ pulse width unit between the i pulse and the i−1 pulse.
ST10において、Nc(k)=j−1とする。
これは、j−1パルス相当時間で、速度Vの目標が注目している1/2パルス幅単位から隣の1/2パルス幅単位へ移動することに対応し、同一レンジビンでコヒーレント積分を行うk番目の単位におけるコヒーレント積分可能数がj−1パルスであることになる。
In ST10, Nc (k) = j-1.
This corresponds to the movement of the target of speed V from the 1/2 pulse width unit of interest to the adjacent 1/2 pulse width unit in a time corresponding to j-1 pulse, and coherent integration is performed in the same range bin. The coherent integration possible number in the kth unit is j−1 pulses.
図6はこのアルゴリズムの動作例を示す図である。速度Vの目標が連続した2パルス間で、1/2パルス幅単位1個分以上移動しないので、目標の真の位置に最も近いレンジビンと目標検出点を関連付けると、同じレンジビン上に複数の目標検出点が関連付けられる。この目標検出点に対応するそれぞれコヒーレント積分可能なパルス数(Nc(k))と、それらの間のノンコヒーレント積分可能なパルス数(Nnc(V))との関係が示されている。 FIG. 6 shows an example of the operation of this algorithm. Since the target of the speed V does not move more than one half pulse width unit between two consecutive pulses, when the range bin closest to the true position of the target is associated with the target detection point, a plurality of targets are placed on the same range bin. A detection point is associated. The relationship between the number of pulses capable of coherent integration (Nc (k)) corresponding to each target detection point and the number of pulses capable of non-coherent integration (Nnc (V)) between them is shown.
ST11において、Nc(1)+Nc(2)+・・・Nc(k)≧Nmaxであれば処理を終了し、そうでなければST12へ進み、ST12において、インクリメント変数kを1増やし、jを初期化しST8へ戻り、ST8からST11を繰り返す。処理終了時のkが速度Vの目標に対するノンコヒーレント積分パルス数Nncに対応する。 In ST11, if Nc (1) + Nc (2) +... Nc (k) ≧ Nmax, the process ends. Otherwise, the process proceeds to ST12. In ST12, increment variable k is incremented by 1 and j is initialized. Return to ST8 and repeat ST8 to ST11. K at the end of the processing corresponds to the non-coherent integration pulse number Nnc for the target of the speed V.
信号処理器(2)の積分数の組み合わせを決定するアルゴリズム(ST13〜ST17)を説明する。
ST13において、インクリメント変数i,jを1増やす。ST14において、crb(i)−crb(i−1)≠crb(i−1)−crb(i−2)であれば、ST15へ進み、そうでなければST13へ戻る。
ここでは、速度Vの目標の、iパルスとi−1パルス間の移動量のレンジビン数とi−1パルスとi−2パルス間の移動量のレンジビン数を比較し、同じでなければST15へ進み、同じであればST13へ戻ることに対応する。
An algorithm (ST13 to ST17) for determining a combination of integral numbers of the signal processor (2) will be described.
In ST13, the increment variables i and j are incremented by one. In ST14, if crb (i) −crb (i−1) ≠ crb (i−1) −crb (i−2), the process proceeds to ST15, otherwise returns to ST13.
Here, the range bin number of the moving amount between the i pulse and the i-1 pulse and the range bin number of the moving amount between the i-1 pulse and the i-2 pulse of the target of the speed V are compared. If it is the same, it corresponds to returning to ST13.
ST15において、Nc(k)=j−1、dc(k)=crb(i−1)−crb(i−2)、dnc(k)=dc(k)×(Nc(k)−1)+crb(i)−crb(i−1)とする。
これは、連続した2パルス間で、速度Vの目標の距離移動量が1/2パルス幅単位1個分以上の時、j−1パルス間では、速度Vの目標が、各パルス間で、同じレンジビン数ずつ移動するため、j−1パルスのコヒーレント積分を行うことができ、k番目のコヒーレント積分単位におけるコヒーレント積分可能数がj−1パルスであることを示す。また、k番目のコヒーレント積分単位における速度Vの目標の各パルス間の距離移動量のレンジビン数を表したdc(V,k)がcrb(i−1)−crb(i−2)であり、k番目のコヒーレント積分単位の最初のパルス送信からk+1番目のコヒーレント積分単位の最初のパルス送信の間に速度Vの目標が移動する距離のレンジビン数を表したdnc(V,k)がdc(k)×(Nc(k)−1)+crb(i)−crb(i−1)であることに対応する。
In ST15, Nc (k) = j−1, dc (k) = crb (i−1) −crb (i−2), dnc (k) = dc (k) × (Nc (k) −1) + crb (I)-crb (i-1).
This is because when the distance travel of the target of speed V is more than one half pulse width unit between two consecutive pulses, the target of speed V is between each pulse between j-1 pulses. Since it moves by the same number of range bins, it is possible to perform coherent integration of j-1 pulse, and indicates that the coherent integration possible number in the kth coherent integration unit is j-1 pulse. In addition, dc (V, k) representing the number of range bins of the distance movement amount between each target pulse of the speed V in the kth coherent integration unit is crb (i-1) -crb (i-2), The dnc (V, k) representing the number of range bins in which the target of the speed V moves between the first pulse transmission of the kth coherent integration unit and the first pulse transmission of the (k + 1) th coherent integration unit is dc (k ) × (Nc (k) −1) + crb (i) −crb (i−1).
図7はこのアルゴリズムの動作例を示す図である。速度Vの目標が連続した2パルス間で、1/2パルス幅単位1個分以上移動するので、目標の真の位置に最も近いレンジビンと目標検出点を関連付けると、異なる1/2パルス幅単位1個分(同図では2レンジビン(2rb))以上離れたレンジビンに目標検出点が関連付けられる。この目標検出点に対応する等しいレンジビン間隔のそれぞれコヒーレント積分可能なパルス数(Nc(k))と、それらの間のノンコヒーレント積分可能なパルス数(Nnc(V))との関係が示されている。 FIG. 7 shows an example of the operation of this algorithm. Since the target of speed V moves more than one 1/2 pulse width unit between two consecutive pulses, if the range bin closest to the true position of the target is associated with the target detection point, a different 1/2 pulse width unit A target detection point is associated with a range bin that is separated by one (two range bins (2rb) in the figure) or more. The relationship between the number of pulses capable of coherent integration (Nc (k)) and the number of pulses capable of non-coherent integration between them (Nnc (V)) corresponding to the target detection point and having the same range bin interval is shown. Yes.
ST16において、Nc(1)+Nc(2)+・・・Nc(k)≧Nmaxであれば処理を終了し、そうでなければST17へ進み、ST17において、インクリメント変数kを1増やし、jを初期化してST13へ戻り、ST13からST16を繰り返す。処理終了時のkが速度Vの目標に対するノンコヒーレント積分パルス数Nncに対応する。 In ST16, if Nc (1) + Nc (2) +... Nc (k) ≧ Nmax, the process ends. Otherwise, the process proceeds to ST17. In ST17, increment variable k is incremented by 1 and j is initialized. Return to ST13 and repeat ST13 to ST16. K at the end of the processing corresponds to the non-coherent integration pulse number Nnc for the target of the speed V.
以上のアルゴリズムにしたがって、速度Vの目標に対するコヒーレント積分パルス数とノンコヒーレント積分パルス数の組み合わせを算出する。 According to the above algorithm, a combination of the number of coherent integration pulses and the number of non-coherent integration pulses for the target of velocity V is calculated.
さらに積分数算定器102は、あらかじめ定めた最大速度Vmaxと速度刻み幅ΔV=(ΔRτ/2)/(Nmax×T)により、速度V=Vmax,Vmax−ΔV,Vmax−2ΔV,・・・,Vmax−NvΔV(最小速度)について図5のアルゴリズムを繰り返し、それぞれの速度についてのコヒーレント積分パルス数とノンコヒーレント積分パルス数の組み合わせを算出する。
Further, the
よって、積分数算定器102の出力は、速度Vをパラメータとして、以下のようにNncは1次元データ、Nc、dc、dncは2次元データとなり、
Nnc(V):V=Vmax,Vmax−ΔV,Vmax−2ΔV,・・・,Vmax−NvΔV
Nc(V,k),dc(V,k),dnc(V,k):k=1,2,3,・・・,Nnc(V)
の形で表される。
Therefore, the output of the
Nnc (V): V = Vmax, Vmax−ΔV, Vmax−2ΔV,..., Vmax−NvΔV
Nc (V, k), dc (V, k), dnc (V, k): k = 1, 2, 3,..., Nnc (V)
It is expressed in the form of
積分数制御器103は積分数算定器102の出力を受けて、次の制御を行う。
(1)対象とする目標速度Vが、V<(ΔRτ/2)/Tであれば信号処理器(1)に、そうでなければ信号処理器(2)にディジタル受信信号を分配するように、データ分配器106の制御を行う。
(2)Nmaxパルス分のデータを、対象とする速度Vに応じてNc(V,k)パルス分のデータ毎に分割して信号処理器(1)、(2)に分配するように、データ分配器106の制御を行う。
(3)k番目のコヒーレント積分(Nc(V,k)パルスコヒーレント積分)の結果の距離移動補正量が(k−1)×1/2パルス幅単位となるよう、信号処理器(1)の距離移動補正器111の補正量を制御する。
(4)dc(V,k)によって信号処理器(2)の距離移動補正器112の補正量を制御する。
(5)dnc(V,k)によって信号処理器(2)の距離移動補正器113の補正量を制御する。
The
(1) If the target target speed V is V <(ΔRτ / 2) / T, the digital received signal is distributed to the signal processor (1), and otherwise to the signal processor (2). The
(2) Data so that Nmax pulse data is divided into Nc (V, k) pulse data according to the target speed V and distributed to the signal processors (1) and (2). The
(3) The signal processor (1) is configured such that the distance shift correction amount as a result of the kth coherent integration (Nc (V, k) pulse coherent integration) is (k−1) × ½ pulse width unit. The correction amount of the
(4) The correction amount of the
(5) The correction amount of the
レーダ受信信号はA/D変換器104によりディジタル受信信号に変換されて、バッファメモリ105に蓄えられており、データ分配器106は、積分数制御器103の制御に応じて、バッファメモリ105から信号処理器(1)、(2)にディジタル受信信号のデータを分配して出力する。
The radar reception signal is converted into a digital reception signal by the A /
信号処理器(1)の動作についてより詳細に説明する。信号処理器(1)は、コヒーレント積分器107、距離移動補正器108、ノンコヒーレント積分器109、最大値選択器110、目標検出器111から成る複数の積分系統から構成されており、各積分系統は対象とする目標の速度Vに対応して動作する。
The operation of the signal processor (1) will be described in more detail. The signal processor (1) includes a plurality of integration systems including a
コヒーレント積分器107において、Nmaxパルス分のディジタル受信信号をNc(V,1)、Nc(V,2)、・・・・、Nc(V,Nnc(V))パルス分のデータ毎に、パルスドップラ処理を用いてNc(V,k)パルスコヒーレント積分を行う。距離移動補正器108は、k番目のコヒーレント積分の結果について、各ドップラフィルタ出力ごとに(k−1)×1/2パルス幅単位分のレンジビン補正を行う。ノンコヒーレント積分器109は、補正後データを各ドップラフィルタ出力ごとにNnc(V)パルスノンコヒーレント積分する。最大値選択器110は、各ドップラフィルタ出力のうちの最大値を選択する。目標検出器111は、最大値選択器110の出力と所定のスレッショルド値を比較して、スレッショルド値を超える信号を目標信号として出力する。
In the
次に信号処理器(2)の動作についてより詳細に説明する。信号処理器(2)は、距離移動補正器112、コヒーレント積分器107、距離移動補正器113、ノンコヒーレント積分器109、最大値選択器110、目標検出器111から成る複数の積分系統から構成されており、各積分系統は対象とする目標の速度Vに対応して動作する。
Next, the operation of the signal processor (2) will be described in more detail. The signal processor (2) includes a plurality of integration systems including a
距離移動補正器112は、速度Vの目標に対するk番目のコヒーレント積分単位(Nc(V,k)パルスコヒーレント積分)において、各パルスごとにdc(V,k)のレンジビン数の距離移動補正を行う。コヒーレント積分器107は補正後のデータをNc(V,k)ヒットコヒーレント積分し、これをk=1,2,・・・,Nnc(V)についてNnc(V)回繰り返し、Nnc(V)個のコヒーレント積分結果を得る。続いて距離移動補正器113は、各コヒーレント積分の結果について、各ドップラフィルタ出力ごとにk番目のコヒーレント積分の結果に対して(k−1)×dnc(V,k)のレンジビン数の距離移動補正を行う。ノンコヒーレント積分器109は、補正後データを各ドップラフィルタ出力ごとにNnc(V)パルスノンコヒーレント積分する。最大値選択器110は、各ドップラフィルタ出力のうちの最大値を選択する。目標検出器111は、最大値選択器110の出力と所定のスレッショルド値を比較して、スレッショルド値を超える信号を目標信号として出力する。
The
以上のような動作により低速目標について従来の方法と同様な検出確率を維持しつつ、高速で等速直線運動をする目標についても効果的に積分利得を得ることができる。 With the operation as described above, an integral gain can be effectively obtained for a target that moves at a constant linear velocity at high speed while maintaining the same detection probability as that of the conventional method for a low-speed target.
[発明の他の実施の形態]
次に本発明の第2の実施の形態について説明する。図4に示す実施の形態においては、コヒーレント積分時間中の移動距離が1/2パルス幅単位以下の低速目標であっても、反射信号が大きい場合には、速度の異なる複数の目標として誤検出される可能性がある。本実施の形態は、このような目標の誤検出を回避できるようにしたものである。
[Other Embodiments of the Invention]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the embodiment shown in FIG. 4, even if the moving distance during the coherent integration time is a low speed target having a unit of 1/2 pulse width or less, if the reflected signal is large, it is erroneously detected as a plurality of targets having different speeds. There is a possibility that. In the present embodiment, such erroneous detection of a target can be avoided.
図8は本発明の第2の実施の形態を示すブロック図である。本実施の形態では信号処理器(1)、(2)の各積分処理系統に目標相関器114を備える。目標相関器114以外の各構成及び動作は本発明の第1の実施の形態として述べた図4に示す構成及び動作と同じである。
FIG. 8 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a
図9は誤検出動作と第2の実施の形態の動作の説明図である。最初に目的の誤検出を起こす現象について図9を用いて説明する。
図4に示す実施の形態においては、反射信号が大きい目標の場合に、本来、同一レンジビンのコヒーレント積分を1回のみ行う積分処理(図9の処理1)で検出されるはずであるが、目標が極めて大きい場合、1/2パルス幅単位移動して複数回コヒーレント積分を行い、各コヒーレント積分結果をノンコヒーレント積分する処理(図9の処理2)でも検出される。これは、複数のコヒーレント積分単位のうちの1個だけで処理後の振幅値がスレッショルドを超えるケースである。
FIG. 9 is an explanatory diagram of the erroneous detection operation and the operation of the second embodiment. First, a phenomenon that causes a target erroneous detection will be described with reference to FIG.
In the embodiment shown in FIG. 4, in the case of a target having a large reflected signal, it should be detected by an integration process (
第2の実施の形態においては、この現象を回避するために目標相関器114を設けており、目標相関器114では、図9に示す処理2の各1/2パルス幅単位のコヒーレント積分結果のS/Nと各1/2パルス幅単位のコヒーレント積分結果のS/Nの平均値を比較し、所定のスレッショルド値より大きい場合(すなわち、ある1/2パルス幅単位のS/Nのみ極めて大きい場合)は、図9の処理2の積分結果を棄却し、図9の処理1の積分結果を採用する処理を行う。これにより、特定の1/2パルス幅単位にのみ目標が存在する状況に対して誤検出することを回避できる。
In the second embodiment, a
次に本発明の第3の実施の形態について図面を参照して説明する。図4および図8に示した実施の形態では、対象とする目標の最大速度(最大目標速度)が大きいとき、コヒーレント積分とノンコヒーレント積分の組み合わせ数が膨大となり、信号処理負荷が大きくなるという問題がある。この場合、信号処理負荷が信号処理装置の処理能力を上回ると、その信号処理装置は正常な動作が行われなくなる可能性がある。第3の実施の形態では信号処理能力の範囲内で積分利得が得られるようにしたものである。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiment shown in FIG. 4 and FIG. 8, when the maximum target target speed (maximum target speed) is large, the number of combinations of coherent integration and non-coherent integration becomes enormous and the signal processing load increases. There is. In this case, if the signal processing load exceeds the processing capability of the signal processing device, the signal processing device may not operate normally. In the third embodiment, the integral gain is obtained within the range of the signal processing capability.
図10は本発明の第3の実施の形態を示すブロック図である。第3の実施の形態では、図4の構成に処理負荷算定器115と速度範囲算定器116を付加したものである。本実施の形態では、最大積分可能数算定器101において最大目標速度を設定する代わりに、最も可能性が高い指定目標速度を設定し、積分数算定器102ではその指定目標速度を基準として前述の積分数を算定し、処理負荷算定器115において各速度ごとの処理負荷を算定し、速度範囲算定器116において指定目標速度を含んでかつ処理負荷が処理能力を上回らない速度範囲を計算して、積分数制御器103においてその速度範囲のみ積分処理を行うように制御するように構成している。これにより、処理能力の範囲内で有効に積分利得を得ることができる。
FIG. 10 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, a
101 最大積分可能数算定器
102 積分数算定器
103 積分数制御器
104 A/D変換器
105 バッファメモリ
106 データ分配器
107 コヒーレント積分器
108 距離移動補正器
109 ノンコヒーレント積分器
110 最大値選択器
111 目標検出器
112 距離移動補正器
113 距離移動補正器
114 目標相関器
115 処理負荷算定器
116 速度範囲算定器
201 移動目標対応コヒーレント積分手段
201−1 パルス圧縮手段
201−2 パルスドップラ処理手段
201−3 レファレンス信号発生手段
202 検波器
203 ドップラビン選択手段
204 移動目標対応ノンコヒーレント積分手段
101
Claims (13)
受信パルス幅と対象とする目標速度に応じて最大積分可能数をコヒーレント積分パルス数とノンコヒーレント積分パルス数に配分するとともに目標の距離移動に対応する距離移動補正量を算定する積分数算定器と、
レーダ受信信号のコヒーレント積分、ノンコヒーレント積分及び距離移動補正を含む積分処理系統を構成する信号処理器と、
積分数算定器で算定したコヒーレント積分パルス数、ノンコヒーレント積分パルス数及び距離移動補正量を用いて、前記信号処理器のコヒーレント積分と該コヒーレント積分結果のノンコヒーレント積分における積分数及び距離移動補正の制御を行う積分数制御器と、
を有することを特徴とするレーダ信号処理装置。 A maximum integrable number calculator that calculates the maximum integrable number based on radar specifications;
An integral number calculator that allocates the maximum number of possible integrations to the coherent integration pulse number and the non-coherent integration pulse number according to the received pulse width and the target speed, and calculates the distance movement correction amount corresponding to the target distance movement; ,
A signal processor constituting an integration processing system including coherent integration, non-coherent integration and distance shift correction of a radar reception signal;
Using the coherent integration pulse number, the non-coherent integration pulse number and the distance shift correction amount calculated by the integral number calculator, the integration number and the distance shift correction in the non-coherent integration of the coherent integration of the signal processor and the coherent integration result are calculated. An integral number controller for controlling,
A radar signal processing apparatus comprising:
対象とする目標速度において着目するレンジビンから別のレンジビンに移動する時にその移動量を補正する距離移動補正器と、
前記コヒーレント積分器におけるコヒーレント積分結果として出力される各ドップラフィルタ出力に対して振幅加算によるノンコヒーレント積分を行うノンコヒーレント積分器と、
を有することを特徴とする請求項6記載のレーダ信号処理装置。 The signal processor includes a coherent integrator that performs coherent integration using pulse Doppler processing, and
A distance movement corrector that corrects the amount of movement when moving from the target range bin to another range bin at the target speed of interest;
A non-coherent integrator that performs non-coherent integration by amplitude addition on each Doppler filter output that is output as a coherent integration result in the coherent integrator;
The radar signal processing apparatus according to claim 6, further comprising:
前記最大値選択器の出力と所定のスレッショルド値を比較して、スレッショルド値を超えた信号を目標信号として出力する目標検出器と、
を有することを特徴とする請求項6、7又は8記載のレーダ信号処理装置。 The signal processor is a maximum value selector that selects the maximum value of each filter bank output output from the non-coherent integrator;
A target detector that compares the output of the maximum value selector with a predetermined threshold value and outputs a signal exceeding the threshold value as a target signal;
The radar signal processing apparatus according to claim 6, 7 or 8.
ディジタル受信信号を一時的に記憶するバッファメモリと、
バッファメモリ上のディジタル受信信号を前記信号処理器に分配するデータ分配器と、
を備え、
前記積分数制御器は、前記データ分配器のディジタル受信信号の分配の制御と、前記信号処理器の積分及び距離移動補正の制御を行うことを特徴とする請求項6ないし11の何れかの請求項記載のレーダ信号処理装置。 An A / D converter for converting an analog radar received signal into a digital received signal;
A buffer memory for temporarily storing digital received signals;
A data distributor for distributing a digital received signal on a buffer memory to the signal processor;
With
12. The claim according to claim 6, wherein the integral number controller controls the distribution of the digital reception signal of the data distributor, and controls the integration and distance shift correction of the signal processor. The radar signal processing apparatus according to item.
受信パルス幅と対象とする目標速度に応じて最大積分可能数をコヒーレント積分パルス数とノンコヒーレント積分パルス数に配分するとともに距離移動補正量を算定する積分数算定器と、
算定したコヒーレント積分パルス数とノンコヒーレント積分パルス数を用いてデータ分配器の受信信号の分配の制御と、それぞれ積分処理系統を構成する2つの信号処理器の積分数の制御を行う積分数制御器と、
アナログのレーダ受信信号をディジタル受信信号に変換するA/D変換器と、
ディジタル受信信号を一時的に記憶するバッファメモリと、
積分数制御器の制御を受けて、バッファメモリ上のディジタル受信信号を2つの信号処理器の各積分処理系統に分配するデータ分配器と、
パルスドップラ処理を用いたコヒーレント積分を行うコヒーレント積分器と、
対象とする目標速度において着目するレンジビンから別のレンジビンに移動する時にその移動量を補正する距離移動補正器と、
コヒーレント積分結果として出力される各ドップラフィルタ出力に対して振幅加算によるノンコヒーレント積分を行うノンコヒーレント積分器と、
ノンコヒーレント積分器から出力される各フィルタバンク出力のうちの最大値を選択する最大値選択器と、
最大値選択器の出力と所定のスレッショルド値を比較して、スレッショルド値を超えた信号を目標信号として出力する目標検出器と、
を有することを特徴とするレーダ信号処理装置。 A maximum integrable number calculator that calculates the maximum integrable number based on radar specifications;
An integral number calculator that distributes the maximum number of possible integrations to the coherent integral pulse number and the non-coherent integral pulse number according to the received pulse width and the target speed, and calculates the distance shift correction amount;
Integral number controller that controls the distribution of the received signal of the data distributor using the calculated coherent integral pulse number and non-coherent integral pulse number, and the integral number of the two signal processors constituting the integral processing system. When,
An A / D converter for converting an analog radar received signal into a digital received signal;
A buffer memory for temporarily storing digital received signals;
A data distributor that distributes the digital received signal on the buffer memory to each integration processing system of the two signal processors under the control of the integration number controller;
A coherent integrator that performs coherent integration using pulse Doppler processing;
A distance movement corrector that corrects the amount of movement when moving from the target range bin to another range bin at the target speed of interest;
A non-coherent integrator that performs non-coherent integration by amplitude addition for each Doppler filter output output as a coherent integration result;
A maximum value selector that selects the maximum value of each filter bank output output from the non-coherent integrator;
A target detector that compares the output of the maximum value selector with a predetermined threshold value and outputs a signal exceeding the threshold value as a target signal;
A radar signal processing apparatus comprising:
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