JP2010286435A - レーダ信号処理装置及びレーダ信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーダ信号処理における処理負荷を軽減し、処理速度を向上する。
【解決手段】レーダ信号処理装置は、反射波の受信信号を方位単位で分配して処理させる入力ラウンドロビン制御回路７１と、方位単位の受信信号をもとに不要波を抑圧するように合成ビームを形成するためのウェイトを算出する複数のウェイト算出部７２と、ウェイトにより方位単位の受信信号に対して重み付けして合成ビームを形成するビーム合成部７６とを備え、ウェイト算出部７２は、方位単位の受信信号を距離方向に複数のレンジデータに分割し、第１レンジウェイト算出回路７３でレンジデータの前半部分から第１ウェイトを算出すると共に、第２レンジウェイト算出回路７４でレンジデータの後半部分から第２ウェイトを算出し、ビーム合成回路７６は、第１ウェイトによりレンジデータの後半部分を重み付けし、第２ウェイトによりレンジデータの前半部分を重み付けする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、レーダ装置に用いられるレーダ信号処理装置及びレーダ信号処理方法に関し、特に、不要波の抑圧処理を効率的に行うための技術に関する。

時空間適応信号処理（ＳＴＡＰ：Space Time Adaptive Processing）方式では、以下のような処理が行われる。まず、アレー状に配列された複数のアンテナ（素子アンテナ、すなわちチャンネル）により目標反射信号を受信し、その受信信号を、受信パルス幅に対応した幅のレンジ（距離）セル（Range cell）が時間軸上に所定の長さで連なるように形成された、全処理レンジセルの対応セル位置に記憶する。そして、その記憶されたデータから、目標信号を含むと想定されるレンジセル（処理適用レンジセルという）を除いたレンジセル、すなわち不要波のみから形成されると想定されるセルのデータから共分散行列を演算する。最終的に、ビーム合成回路において、その共分散行列に基づき算出された適応ウェイトを用いて、アンテナ受信信号にウェイト制御を施す。

ところが、ＳＴＡＰ方式によるウェイトの算出には行列演算が必須であるため膨大な演算量が発生する。この処理による遅延がリアルタイム処理のレーダ装置へのＳＴＡＰ方式の適用の障害となっていた。

なお、本願に関連する公知文献として次のようなものがある（例えば、特許文献１又は２を参照。）。

特開２００８−１９６９２１号公報 特許第４１３８８２５号公報

上述したように、ＳＴＡＰ方式によるウェイトの算出には行列演算が必須であり、演算量が膨大であるため、実機への適用には処理の高速化と負荷軽減が課題となっている。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、レーダ信号処理における処理負荷を軽減し、処理速度を向上するレーダ信号処理装置及びレーダ信号処理方法を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明に係るレーダ信号処理装置は、アレーアンテナを介して複数の方位方向にレーダパルスを送信し、目標からの反射波を受信するレーダ装置に設けられるレーダ信号処理装置であって、前記反射波の受信信号を前記方位単位で分配して処理させる分配制御部と、前記分配された方位単位の受信信号をもとに不要波を抑圧するように合成ビームを形成するための複数のウェイトを算出する複数のウェイト算出部と、前記算出されたウェイトにより前記方位単位の受信信号に対して重み付けして前記合成ビームを形成するビーム合成部とを具備し、前記ウェイト算出部は、前記方位単位の受信信号を距離方向に複数のレンジデータに分割し、前記レンジデータの前半部分から第１ウェイトを算出する第１算出処理と、前記レンジデータの後半部分から第２ウェイトを算出する第２ウェイト算出処理とを並列で行い、前記ビーム合成部は、前記第１ウェイトにより前記レンジデータの後半部分を重み付けし、前記第２ウェイトにより前記レンジデータの前半部分を重み付けする。

また、この発明に係るレーダ信号処理方法は、アレーアンテナを介して複数の方位方向にレーダパルスを送信し、目標からの反射波を受信するレーダ装置に設けられ、前記反射波の受信信号を前記方位単位で分配して分配制御部と、前記分配された方位単位の受信信号をもとに不要波を抑圧するように合成ビームを形成するための複数のウェイトを算出する複数のウェイト算出部と、前記算出されたウェイトにより前記方位単位の受信信号に対して重み付けして前記合成ビームを形成するビーム合成部とを具備するレーダ信号処理装置に用いられる方法であって、前記ウェイト算出部は、前記方位単位の受信信号を距離方向に複数のレンジデータに分割し、前記レンジデータの前半部分から第１ウェイトを算出する第１算出処理と、前記レンジデータの後半部分から第２ウェイトを算出する第２ウェイト算出処理とを並列で行い、前記ビーム合成部は、前記第１ウェイトにより前記レンジデータの後半部分を重み付けし、前記第２ウェイトにより前記レンジデータの前半部分を重み付けするものである。

したがってこの発明によれば、レーダ信号処理における処理負荷を軽減し、処理速度を向上するレーダ信号処理装置及びレーダ信号処理方法を提供することができる。

本発明に係るレーダ信号処理装置を備えたレーダ装置の一実施形態を示す機能ブロック図。 図１に示す入力ラウンドロビン制御回路の動作を示す図。 図１に示すウェイト算出部の動作を示す図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明に係るレーダ信号処理装置を適用したレーダ装置の構成例を示したものである。なお、図１において、本発明に係るレーダ信号処理装置は、時空間適応信号処理部７として実装される。

このレーダ装置は、アダプティブアレーアンテナ１と、受信部２と、リファレンス信号推定部３と、リファレンス信号生成部４と、励振部５と、時空間適応信号処理部７とを備える。

アダプティブアレーアンテナ１は、Ｍ個のアンテナ素子によりレーダパルスの目標反射信号を受信する。この各アンテナ素子出力は、それぞれ受信部２で受信検波される。

ここで、一部のアンテナ素子出力はリファレンス信号推定部３に送られ、受信信号の振幅・位相の基準として用いられる。励振部５は、リファレンス信号推定部３及びリファレンス信号生成部４を定期的に励振させて、所定距離相当のレンジセルそれぞれのウェイト算出のためのリファレンス信号を推定し生成する。

時空間適応信号処理部７は、入力ラウンドロビン制御回路７１と、Ｎ個のウェイト算出部７２と、出力ラウンドロビン制御回路７５と、ビーム合成回路７６とを備える。各ウェイト算出部７２は、第１レンジウェイト算出回路７３と、第２レンジウェイト算出回路７４とを備える。

上記受信部２のアンテナ受信信号は、時空間適応信号処理部７に送られる。時空間適応信号処理部７は、入力ラウンドロビン制御回路７１において、ラウンドロビン方式で、処理を行うウェイト算出部７２にアンテナ受信信号を方位単位に分配する。図２に、アンテナ受信信号を方位単位にウェイト算出部７２に分配した様子を示す。ウェイト算出部７２は、分配された方位単位の受信信号をもとに不要波を抑圧するように合成ビームを形成するための複数のウェイトを算出する。

図３は、ウェイト算出部７２におけるウェイト算出処理の流れを示したものである。上記方位単位に分配されたアンテナ受信信号は、ウェイト算出部７２において、ＰＲＩ（Pulse Repetition Interval）の全レンジデータのうち、前半部分のレンジデータを第１レンジウェイト算出回路７３に、後半部分のレンジデータを第２レンジウェイト算出回路７４にそれぞれ分配して、その方位単位の距離方向をレンジ分割し、レンジ分割単位に処理する複数のプロセッサの間で分業させる。第１レンジウェイト算出回路７３及び第２レンジウェイト算出回路７４は並列に処理することでウェイト算出処理のリアルタイム性を確保することができる。

ウェイト算出部７２は、目標信号を含むと想定されるレンジセルを除いたレンジセル、すなわち不要波のみから形成されると想定されるセルのデータから共分散行列を演算する。出力ラウンドロビン制御回路７５は、ラウンドロビンで処理を行ったウェイト算出部７２からウェイト演算結果及びアンテナ受信信号を入力し、ビーム合成回路７６に出力する。

最終的に、ビーム合成回路７６において、その共分散行列に基づき算出された適応ウェイトによりアンテナ受信信号にウェイト制御を施して出力データとする。

以上述べたように、本実施形態によれば、目標反射信号の受信信号を方位単位で複数のウェイト算出部７２によりラウンドロビン方式で処理し、さらに、方位単位の受信信号を距離方向にレンジ分割し、レンジデータの前半部分と後半部分とでウェイト算出処理を並列して行うようにしたものである。このように構成することにより、時空間適応信号処理の処理負荷が軽減し、処理速度が向上する。

また、目標信号がウェイト演算用データに混入していた場合、算出したウェイトをアンテナ受信信号にそのまま適用すると、当該目標は抑圧されてしまう。そこで、図３に示したように、取得したレンジデータを前半部分と後半部分とに分割してそれぞれウェイトを算出し、例えば、レンジデータの前半から算出したウェイト（第１ウェイト）はレンジデータの後半に適用し、レンジデータの後半から算出したウェイト（第２ウェイト）はレンジデータの前半に適用することで、目標の抑圧を回避することができ不要信号の抑圧性能の向上が期待できる。

さらに、ウェイト算出部７２から、ウェイト算出に用いたアンテナ受信信号をウェイトと共に出力することで、受信データを蓄積しておく記憶装置が不要となり、ハードウェアの簡素化が期待できる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１…アダプティブアレーアンテナ、２…受信部、３…リファレンス信号推定部、４…リファレンス信号生成部、５…励振部、７…時空間適応信号処理部、７１…入力ラウンドロビン制御回路、７２…ウェイト算出回路、７３…第１レンジウェイト算出回路、７４…第２レンジウェイト算出回路、７５…出力ラウンドロビン制御回路、７６…ビーム合成回路。

Claims (4)

1. アレーアンテナを介して複数の方位方向にレーダパルスを送信し、目標からの反射波を受信するレーダ装置に設けられるレーダ信号処理装置であって、
   前記反射波の受信信号を前記方位単位で分配して処理させる分配制御部と、
   前記分配された方位単位の受信信号をもとに不要波を抑圧するように合成ビームを形成するための複数のウェイトを算出する複数のウェイト算出部と、
   前記算出されたウェイトにより前記方位単位の受信信号に対して重み付けして前記合成ビームを形成するビーム合成部と
   を具備し、
   前記ウェイト算出部は、前記方位単位の受信信号を距離方向に複数のレンジデータに分割し、前記レンジデータの前半部分から第１ウェイトを算出する第１算出処理と、前記レンジデータの後半部分から第２ウェイトを算出する第２ウェイト算出処理とを並列で行い、
   前記ビーム合成部は、前記第１ウェイトにより前記レンジデータの後半部分を重み付けし、前記第２ウェイトにより前記レンジデータの前半部分を重み付けすることを特徴とするレーダ信号処理装置。
2. 前記分配制御部は、前記方位単位の受信信号をラウンドロビン方式で前記ウェイト算出部に処理させることを特徴とする請求項１記載のレーダ信号処理装置。
3. アレーアンテナを介して複数の方位方向にレーダパルスを送信し、目標からの反射波を受信するレーダ装置に設けられ、前記反射波の受信信号を前記方位単位で分配して分配制御部と、前記分配された方位単位の受信信号をもとに不要波を抑圧するように合成ビームを形成するための複数のウェイトを算出する複数のウェイト算出部と、前記算出されたウェイトにより前記方位単位の受信信号に対して重み付けして前記合成ビームを形成するビーム合成部とを具備するレーダ信号処理装置に用いられる方法であって、
   前記ウェイト算出部は、前記方位単位の受信信号を距離方向に複数のレンジデータに分割し、前記レンジデータの前半部分から第１ウェイトを算出する第１算出処理と、前記レンジデータの後半部分から第２ウェイトを算出する第２ウェイト算出処理とを並列で行い、
   前記ビーム合成部は、前記第１ウェイトにより前記レンジデータの後半部分を重み付けし、前記第２ウェイトにより前記レンジデータの前半部分を重み付けすることを特徴とするレーダ信号処理方法。
4. 前記分配制御部は、前記方位単位の受信信号をラウンドロビン方式で前記ウェイト算出部に処理させることを特徴とする請求項３記載のレーダ信号処理方法。

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