JP2018021784A - レーダ干渉波除去装置、レーダ物標検出装置、レーダ干渉波除去プログラム及びレーダ干渉波除去方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本開示は、干渉波の電力が希望波の電力より高いときのみならず、干渉波の電力が希望波の電力と同等であるときであっても、レーダ受信信号に混入している干渉波を精度よく除去することを目的とする。【解決手段】本開示は、(1)レーダ受信信号の振幅の実数データ若しくは複素数データの時間微分の絶対値、又は(2)レーダ受信信号の振幅の実数データ若しくは複素数データの時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値を算出する微分絶対値算出部11と、(1)レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値、又は(2)レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値が所定閾値より大きい時間領域において、レーダ受信信号に混入している干渉波を除去する干渉波除去部14と、を備えるレーダ干渉波除去装置1である。【選択図】図1
Description
本開示は、レーダ受信信号に混入している干渉波を除去する技術に関する。
レーダ受信信号に混入している干渉波を除去することにより、レーダ物標検出装置に対する物標の距離、速度及び方位を精度よく検出することができる。特許文献1では、レーダ受信信号の電力の時間平均に基づいて、レーダ受信信号が希望波及び干渉波のいずれであるかを判定するための所定閾値を設定する。そして、レーダ受信信号の電力と時間平均の差分が所定閾値より高いときに、そのレーダ受信信号は干渉波であると判定する。一方で、レーダ受信信号の電力と時間平均の差分が所定閾値より低いときに、そのレーダ受信信号は希望波であると判定する。
ここで、希望波が物標からの反射波であり干渉波が他装置からの直接波であるときには、干渉波の電力は希望波の電力より高いため、レーダ受信信号に混入している干渉波を精度よく除去することができる。しかし、干渉波の電力が希望波の電力と同等であるときには、レーダ受信信号に混入している干渉波を精度よく除去することができない。
そこで、前記課題を解決するために、本開示は、干渉波の電力が希望波の電力より高いときのみならず、干渉波の電力が希望波の電力と同等であるときであっても、レーダ受信信号に混入している干渉波を精度よく除去することを目的とする。
上記目的を達成するために、干渉波の振幅及び位相回転の変化が希望波の振幅及び位相回転の変化より激しいことを利用して、(1)振幅の実数データ若しくは複素数データの時間微分の絶対値の大小に基づいて、又は(2)振幅の実数データ若しくは複素数データの時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値の大小に基づいて、干渉波を希望波と区別することとした。
具体的には、本開示は、(1)レーダ受信信号の振幅の実数データ若しくは複素数データの時間微分の絶対値、又は(2)前記レーダ受信信号の振幅の実数データ若しくは複素数データの時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値を算出する微分絶対値算出部と、(1)前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値、又は(2)前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値が所定閾値より大きい時間領域において、前記レーダ受信信号に混入している干渉波を除去する干渉波除去部と、を備えることを特徴とするレーダ干渉波除去装置である。
また、本開示は、(1)レーダ受信信号の振幅の実数データ若しくは複素数データの時間微分の絶対値、又は(2)前記レーダ受信信号の振幅の実数データ若しくは複素数データの時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値を算出する微分絶対値算出ステップと、(1)前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値、又は(2)前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値が所定閾値より大きい時間領域において、前記レーダ受信信号に混入している干渉波を除去する干渉波除去ステップと、をコンピュータに順に実行させるためのレーダ干渉波除去プログラムである。
また、本開示は、(1)レーダ受信信号の振幅の実数データ若しくは複素数データの時間微分の絶対値、又は(2)前記レーダ受信信号の振幅の実数データ若しくは複素数データの時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値を算出する微分絶対値算出ステップと、(1)前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値、又は(2)前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値が所定閾値より大きい時間領域において、前記レーダ受信信号に混入している干渉波を除去する干渉波除去ステップと、を順に備えることを特徴とするレーダ干渉波除去方法である。
ここで、希望波が物標からの反射波であり干渉波が他装置からの直接波であるときには、干渉波の電力は希望波の電力より高くかつ、干渉波の振幅の微分絶対値(又は干渉波の振幅の微分絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値)は、希望波の振幅の微分絶対値(又は希望波の振幅の微分絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値)より大きいため、レーダ受信信号に混入している干渉波を従来と比べてなお精度よく除去することができる。一方で、干渉波の電力が希望波の電力と同等であるときでも、干渉波の振幅の微分絶対値(又は干渉波の振幅の微分絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値)は、希望波の振幅の微分絶対値(又は希望波の振幅の微分絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値)より大きいため、レーダ受信信号に混入している干渉波を従来と比べて精度よく除去することができる。このように、干渉波の電力が希望波の電力より高いときのみならず、干渉波の電力が希望波の電力と同等であるときであっても、レーダ受信信号に混入している干渉波を精度よく除去することができる。
ここで、大部分の時間領域(干渉波の山及び谷以外の時間領域)では、干渉波の振幅の微分絶対値は希望波の振幅の微分絶対値より大きいが、ごく一部の時間領域(干渉波の山及び谷近傍の時間領域)では、干渉波の振幅の微分絶対値は希望波の振幅の微分絶対値と同等又はより小さい。しかし、上記の大部分の時間領域及びごく一部の時間領域のいずれの時間領域であっても、干渉波の振幅の微分絶対値についての所定時間幅における代表値又は移動平均値は、希望波の振幅の微分絶対値についての所定時間幅における代表値又は移動平均値より大きい。このように、振幅の微分絶対値についての所定時間幅における代表値又は移動平均値の大小に基づいて、干渉波を希望波と混同することを防止することができる。
また、本開示は、(1)前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値の時間平均、又は(2)前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値の時間平均に基づいて、前記所定閾値を初期設定し、初期設定した前記所定閾値に基づいて、(1)前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値の値、又は(2)前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値の値を制限し、値を制限した、(1)前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値の時間平均、又は(2)前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値の時間平均に基づいて、前記所定閾値を逐次更新する所定閾値設定部、をさらに備えることを特徴とするレーダ干渉波除去装置である。
この構成によれば、(1)レーダ受信信号の振幅の微分絶対値の時間平均に基づいて、又は(2)レーダ受信信号の振幅の微分絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値の時間平均に基づいて、レーダ受信信号から干渉波を除去するための所定閾値を設定するにあたり、より最適な閾値(希望波のみ含む状態における閾値)へと近づけることができる。
また、本開示は、前記所定閾値設定部は、前回更新した前記所定閾値から今回更新した前記所定閾値への減少程度が所定程度より小さいときに、今回更新した前記所定閾値を最終確定した前記所定閾値として設定することを特徴とするレーダ干渉波除去装置である。
この構成によれば、(1)レーダ受信信号の振幅の微分絶対値の時間平均に基づいて、又は(2)レーダ受信信号の振幅の微分絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値の時間平均に基づいて、レーダ受信信号から干渉波を除去するための所定閾値を設定するにあたり、処理時間を長引かせ過ぎることを防止することができる。
また、本開示は、前記干渉波除去部は、前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値が前記所定閾値より小さい時間領域であるが、持続時間が所定時間より短い時間領域において、前記レーダ受信信号に混入している干渉波を除去することを特徴とするレーダ干渉波除去装置である。
ここで、大部分の時間領域(干渉波の山及び谷以外の時間領域)では、干渉波の振幅の微分絶対値は希望波の振幅の微分絶対値より大きいが、ごく一部の時間領域(干渉波の山及び谷近傍の時間領域)では、干渉波の振幅の微分絶対値は希望波の振幅の微分絶対値と同等又はより小さい。そこで、振幅の微分絶対値が小さく持続時間が所定時間より短い時間領域では、干渉波が混入していると判定する。一方で、振幅の微分絶対値が小さく持続時間が所定時間より長い時間領域では、干渉波が混入していないと判定する。このように、振幅の微分絶対値の大小に基づいてであっても、ごく一部の時間領域の残余処理を行なうことにより、干渉波を希望波と混同することを防止することができる。
また、本開示は、上記のレーダ干渉波除去装置と、干渉波が除去された前記レーダ受信信号について、自装置に対する物標の距離、速度及び方位の少なくともいずれかに依存する受信電力の情報に変換する受信信号変換部と、変換により生成された前記受信電力の情報に基づいて、自装置に対する物標の距離、速度及び方位の少なくともいずれかの情報を生成する物標情報生成部と、を備えることを特徴とするレーダ物標検出装置である。
この構成によれば、レーダ受信信号に混入している干渉波を除去することにより、レーダ物標検出装置に対する物標の距離、速度及び方位を精度よく検出することができる。
このように、本開示によれば、干渉波の電力が希望波の電力より高いときのみならず、干渉波の電力が希望波の電力と同等であるときであっても、レーダ受信信号に混入している干渉波を精度よく除去することができる。
添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。
(本開示のレーダ物標検出装置の概要)
本開示のレーダ物標検出装置の構成を図1に示す。レーダ物標検出装置Rは、レーダ干渉波除去装置1、受信信号変換部2及び物標情報生成部3から構成される。
本開示のレーダ物標検出装置の構成を図1に示す。レーダ物標検出装置Rは、レーダ干渉波除去装置1、受信信号変換部2及び物標情報生成部3から構成される。
レーダ干渉波除去装置1は、レーダ受信信号に混入している干渉波を除去する。受信信号変換部2は、干渉波が除去されたレーダ受信信号について、自装置Rに対する物標の距離、速度及び方位の少なくともいずれかに依存する受信電力の情報に変換する。物標情報生成部3は、変換により生成された受信電力の情報に基づいて、自装置Rに対する物標の距離、速度及び方位の少なくともいずれかの情報を生成する。
レーダ干渉波除去装置1は、微分絶対値算出部11、所定閾値設定部12、データバッファ13−1〜13−N及び干渉波除去部14−1〜14−Nから構成される。ここで、レーダ干渉波除去装置1は、例えば、FPGA回路等を搭載することによって、又は、レーダ干渉波除去プログラムをインストールすることによって、実現される。
本開示の第1〜4の干渉波の除去処理の概略を図2に示す。第1〜4の干渉波の除去処理のうち、いずれの干渉波の除去処理を適用してもよい。
まず、第1の干渉波の除去処理について説明する。微分絶対値算出部11は、ある1系統のレーダ受信信号の振幅の実数データ又は複素数データの時間微分の絶対値を算出する。所定閾値設定部12は、ある1系統のレーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値の時間平均に基づいて、その1系統のレーダ受信信号が希望波及び干渉波のいずれであるかを判定するための所定閾値を設定する。なお、レーダ受信信号の振幅の微分絶対値の時間平均とは、例えば、計測時間内における振幅の微分絶対値の時間平均である。ここまでが、図4を用いて詳述するステップS1〜S7である。
データバッファ13−1〜13−Nは、微分絶対値算出部11及び所定閾値設定部12の処理終了前に、各々の系統のレーダ受信信号のデータを一時格納する。そして、干渉波除去部14−1〜14−Nは、微分絶対値算出部11及び所定閾値設定部12の処理終了後に、各々の系統のレーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値が所定閾値より大きい時間領域において、各々の系統のレーダ受信信号に混入している干渉波を除去する。さらに、干渉波除去部14−1〜14−Nは、各々の系統のレーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値が所定閾値より小さい時間領域であるが、持続時間が所定時間より短い時間領域において、各々の系統のレーダ受信信号に混入している干渉波を除去する。ここまでが、図10を用いて詳述するステップS21〜S26である。
次に、第2の干渉波の除去処理について説明する。微分絶対値算出部11は、ある1系統のレーダ受信信号の振幅の実数データ又は複素数データの時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値又は移動平均値を算出する。所定閾値設定部12は、ある1系統のレーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値又は移動平均値の時間平均に基づいて、その1系統のレーダ受信信号が希望波及び干渉波のいずれであるかを判定するための所定閾値を設定する。なお、レーダ受信信号の振幅の微分絶対値の代表値とは、例えば、所定時間幅における振幅の微分絶対値の最大値や平均値や中央値等である。また、レーダ受信信号の振幅の微分絶対値の移動平均値とは、ある時刻における振幅の微分絶対値を、所定時間幅における振幅の微分絶対値の平均値に、置換したものである。ここまでが、図7を用いて詳述するステップS11〜S18である。
データバッファ13−1〜13−Nは、微分絶対値算出部11及び所定閾値設定部12の処理終了前に、各々の系統のレーダ受信信号のデータを一時格納する。そして、干渉波除去部14−1〜14−Nは、微分絶対値算出部11及び所定閾値設定部12の処理終了後に、各々の系統のレーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値又は移動平均値が所定閾値より大きい時間領域において、各々の系統のレーダ受信信号に混入している干渉波を除去する。ここまでが、図12を用いて詳述するステップS31〜S35である。
次に、第3の干渉波の除去処理について説明する。微分絶対値算出部11は、ある1系統のレーダ受信信号の振幅の実数データ又は複素数データの時間微分の絶対値を算出する。所定閾値設定部12は、ある1系統のレーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値の時間平均に基づいて、その1系統のレーダ受信信号が希望波及び干渉波のいずれであるかを判定するための所定閾値を設定する。なお、レーダ受信信号の振幅の微分絶対値の時間平均とは、例えば、計測時間内における振幅の微分絶対値の時間平均である。ここまでが、図4を用いて詳述するステップS1〜S7である。
データバッファ13−1〜13−Nは、微分絶対値算出部11及び所定閾値設定部12の処理終了前に、各々の系統のレーダ受信信号のデータを一時格納する。そして、干渉波除去部14−1〜14−Nは、微分絶対値算出部11及び所定閾値設定部12の処理終了後に、各々の系統のレーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値又は移動平均値が所定閾値より大きい時間領域において、各々の系統のレーダ受信信号に混入している干渉波を除去する。ここまでが、図12を用いて詳述するステップS31〜S35である。
次に、第4の干渉波の除去処理について説明する。微分絶対値算出部11は、ある1系統のレーダ受信信号の振幅の実数データ又は複素数データの時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値又は移動平均値を算出する。所定閾値設定部12は、ある1系統のレーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値又は移動平均値の時間平均に基づいて、その1系統のレーダ受信信号が希望波及び干渉波のいずれであるかを判定するための所定閾値を設定する。なお、レーダ受信信号の振幅の微分絶対値の代表値とは、例えば、所定時間幅における振幅の微分絶対値の最大値や平均値や中央値等である。また、レーダ受信信号の振幅の微分絶対値の移動平均値とは、ある時刻における振幅の微分絶対値を、所定時間幅における振幅の微分絶対値の平均値に、置換したものである。ここまでが、図7を用いて詳述するステップS11〜S18である。
データバッファ13−1〜13−Nは、微分絶対値算出部11及び所定閾値設定部12の処理終了前に、各々の系統のレーダ受信信号のデータを一時格納する。そして、干渉波除去部14−1〜14−Nは、微分絶対値算出部11及び所定閾値設定部12の処理終了後に、各々の系統のレーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値が所定閾値より大きい時間領域において、各々の系統のレーダ受信信号に混入している干渉波を除去する。さらに、干渉波除去部14−1〜14−Nは、各々の系統のレーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値が所定閾値より小さい時間領域であるが、持続時間が所定時間より短い時間領域において、各々の系統のレーダ受信信号に混入している干渉波を除去する。ここまでが、図10を用いて詳述するステップS21〜S26である。
ここで、第1〜4の干渉波の除去処理では、微分絶対値算出部11及び所定閾値設定部12は、単一系統のレーダ受信信号について処理を実行し、所定閾値設定部12が設定した単一の所定閾値は、複数系統のレーダ受信信号について共用されている。しかし、変形例の干渉波の除去処理として、微分絶対値算出部11及び所定閾値設定部12は、各々の系統のレーダ受信信号について処理を実行し、所定閾値設定部12が設定した各々の所定閾値は、各々の系統のレーダ受信信号について適用されてもよい。
本開示では、FMCW方式、FMパルス方式、他のCW方式及び他のパルス方式等を適用することができる。実施形態では、FMCW方式を適用することとする。本開示のFMCW方式のビート周波数を図3に示す。送信波は、周波数チャープ信号である。受信波は、送信波の遅延信号である。すると、送信波と受信波の間のビート周波数は、自装置Rと物標の間の距離に比例する。よって、送信波と受信波の間のビート周波数を測定することにより、自装置Rと物標の間の距離を測定することができる。
図3に示した送信波と受信波の間のビート信号は、本開示における「希望波」に対応する。図3に示した送信波と干渉波(周波数チャープ信号又は周波数が一定の信号)の間のビート信号は、本開示における「干渉波」に対応する。図3に示したように、同時間において「干渉波」の周波数変調帯域幅が「希望波」の周波数変調帯域幅と異なることを利用して、図4〜15に示すように、(1)振幅の時間微分の絶対値の大小に基づいて、又は(2)振幅の時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値の大小に基づいて、「干渉波」を「希望波」と区別する。
(本開示の所定閾値の設定処理の流れ)
本開示の第1の所定閾値の設定処理の流れを図4に示す。微分絶対値算出部11は、レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値を算出する(ステップS1)。ここで、図5の上段に示したように、干渉波の振幅は、希望波の振幅と同程度としかなっていない。しかし、干渉波の振幅及び位相回転の変化は、希望波の振幅及び位相回転の変化より激しい。よって、図5の下段に示したように、干渉波の振幅の微分絶対値は、希望波の振幅の微分絶対値を大きく上回ることになる。
本開示の第1の所定閾値の設定処理の流れを図4に示す。微分絶対値算出部11は、レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値を算出する(ステップS1)。ここで、図5の上段に示したように、干渉波の振幅は、希望波の振幅と同程度としかなっていない。しかし、干渉波の振幅及び位相回転の変化は、希望波の振幅及び位相回転の変化より激しい。よって、図5の下段に示したように、干渉波の振幅の微分絶対値は、希望波の振幅の微分絶対値を大きく上回ることになる。
所定閾値設定部12は、レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値の時間平均に基づいて、所定閾値を初期設定する。具体的には、振幅の微分絶対値の時間平均に所定係数を乗算することにより、所定閾値を初期設定する(ステップS2)。
なお、所定係数をレーダ特性に応じて予め設定された係数より大きくし過ぎるときは、所定閾値を大きくし過ぎるため、干渉波を十分に除去することができない。一方で、所定係数をレーダ特性に応じて予め設定された係数より小さくし過ぎるときは、所定閾値を小さくし過ぎるため、希望波を誤って除去することになってしまう。そこで、所定係数をレーダ特性に応じて予め設定された係数より大き過ぎも小さ過ぎもしない値に設定することが望ましい。ここで、所定係数の設定で参照されるレーダ特性として、レーダの送信電力、ADCサンプリングレート及び周波数変調帯域幅等が挙げられる。
所定閾値設定部12は、初期設定した所定閾値に基づいて、レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値の値を制限する。具体的には、振幅の微分絶対値が初期設定した所定閾値より大きいときは(ステップS3においてYES)、振幅の微分絶対値を時間平均値又は“0”の値に置換する(ステップS4)。一方で、振幅の微分絶対値が初期設定した所定閾値より小さいときは(ステップS3においてNO)、振幅の微分絶対値をそのまま維持する(ステップS5)。
所定閾値設定部12は、値を制限したレーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値の時間平均に基づいて、所定閾値を逐次更新する(ステップS2〜S5)。具体的には、前回更新した所定閾値から今回更新した所定閾値への減少程度が所定程度より大きいときは(ステップS6においてNO)、次回も所定閾値を更新する(ステップS2〜S5)。一方で、前回更新した所定閾値から今回更新した所定閾値への減少程度が所定程度より小さいときは(ステップS6においてYES)、次回は所定閾値を更新せず、今回更新した所定閾値を最終確定した所定閾値として設定する(ステップS7)。
ここで、図6の上段に示したように、所定閾値の設定前には(ステップS1)、干渉波の振幅の微分絶対値は、希望波の振幅の微分絶対値を大きく上回る。そして、図6の中段に示したように、所定閾値の第1回更新後には(ステップS6においてNO)、干渉波の振幅の微分絶対値は、十分に抑圧されておらず、希望波の振幅の微分絶対値をやはり上回る。しかし、図6の下段に示したように、所定閾値の最終回更新後には(ステップS6においてYES)、干渉波の振幅の微分絶対値は、十分に抑圧されており、希望波の振幅の微分絶対値に近づいている。
なお、次回も所定閾値を更新するかどうかを判断するにあたり、(1)前回更新した所定閾値から今回更新した所定閾値への減少程度を判断基準としてもよく(ステップS6)、(2)所定閾値を上回る振幅の微分絶対値が存在するかどうかを判断基準としてもよく、(3)所定閾値の更新回数が十分に多くの更新回数に到達したかどうかを判断基準としてもよい。
本開示の第2の所定閾値の設定処理の流れを図7に示す。微分絶対値算出部11は、レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値を算出する(ステップS11)。そして、レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値又は移動平均値を算出する(ステップS12)。ここで、図8の上段に示したように、干渉波の振幅は、希望波の振幅と同程度としかなっていない。しかし、干渉波の振幅及び位相回転の変化は、希望波の振幅及び位相回転の変化より激しい。よって、図8の下段に示したように、干渉波の振幅の微分絶対値の代表値又は移動平均値は、希望波の振幅の微分絶対値の代表値又は移動平均値を大きく上回ることになる。
所定閾値設定部12は、レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値又は移動平均値の時間平均に基づいて、所定閾値を初期設定する。具体的には、振幅の微分絶対値の代表値又は移動平均値の時間平均に所定係数を乗算することにより、所定閾値を初期設定する(ステップS13)。
なお、所定係数をレーダ特性に応じて予め設定された係数より大きくし過ぎるときは、所定閾値を大きくし過ぎるため、干渉波を十分に除去することができない。一方で、所定係数をレーダ特性に応じて予め設定された係数より小さくし過ぎるときは、所定閾値を小さくし過ぎるため、希望波を誤って除去することになってしまう。そこで、所定係数をレーダ特性に応じて予め設定された係数より大き過ぎも小さ過ぎもしない値に設定することが望ましい。ここで、所定係数の設定で参照されるレーダ特性として、レーダの送信電力、ADCサンプリングレート及び周波数変調帯域幅等が挙げられる。
所定閾値設定部12は、初期設定した所定閾値に基づいて、レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値又は移動平均値の値を制限する。具体的には、振幅の微分絶対値の代表値又は移動平均値が初期設定した所定閾値より大きいときは(ステップS14においてYES)、振幅の微分絶対値の代表値又は移動平均値を時間平均値又は“0”の値に置換する(ステップS15)。一方で、振幅の微分絶対値の代表値又は移動平均値が初期設定した所定閾値より小さいときは(ステップS14においてNO)、振幅の微分絶対値の代表値又は移動平均値をそのまま維持する(ステップS16)。
所定閾値設定部12は、値を制限したレーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値又は移動平均値の時間平均に基づいて、所定閾値を逐次更新する(ステップS13〜S16)。具体的には、前回更新した所定閾値から今回更新した所定閾値への減少程度が所定程度より大きいときは(ステップS17においてNO)、次回も所定閾値を更新する(ステップS13〜S16)。一方で、前回更新した所定閾値から今回更新した所定閾値への減少程度が所定程度より小さいときは(ステップS17においてYES)、次回は所定閾値を更新せず、今回更新した所定閾値を最終確定した所定閾値として設定する(ステップS18)。
ここで、図9の上段に示したように、所定閾値の設定前には(ステップS12)、干渉波の振幅の微分絶対値の代表値又は移動平均値は、希望波の振幅の微分絶対値の代表値又は移動平均値を大きく上回る。そして、図9の中段に示したように、所定閾値の第1回更新後には(ステップS17においてNO)、干渉波の振幅の微分絶対値の代表値又は移動平均値は、十分に抑圧されておらず、希望波の振幅の微分絶対値の代表値又は移動平均値をやはり上回る。しかし、図9の下段に示したように、所定閾値の最終回更新後には(ステップS17においてYES)、干渉波の振幅の微分絶対値の代表値又は移動平均値は、十分に抑圧されており、希望波の振幅の微分絶対値の代表値又は移動平均値に近づいている。
なお、次回も所定閾値を更新するかどうかを判断するにあたり、(1)前回更新した所定閾値から今回更新した所定閾値への減少程度を判断基準としてもよく(ステップS17)、(2)所定閾値を上回る振幅の微分絶対値の代表値又は移動平均値が存在するかどうかを判断基準としてもよく、(3)所定閾値の更新回数が十分に多くの更新回数に到達したかどうかを判断基準としてもよい。
(本開示の干渉波の除去処理の流れ)
本開示の第1の干渉波の除去処理の流れを図10に示す。干渉波除去部14−1〜14−Nは、レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値を算出する(ステップS21)。もっとも、本開示の所定閾値の設定処理において、すでに算出しているならば、本開示の第1の干渉波の除去処理において、改めて算出しなくてもよい。
本開示の第1の干渉波の除去処理の流れを図10に示す。干渉波除去部14−1〜14−Nは、レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値を算出する(ステップS21)。もっとも、本開示の所定閾値の設定処理において、すでに算出しているならば、本開示の第1の干渉波の除去処理において、改めて算出しなくてもよい。
干渉波除去部14−1〜14−Nは、第1の場合として、レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値が最終確定された所定閾値より大きい時間領域において(ステップS22においてYES)、レーダ受信信号に混入している干渉波を除去する(ステップS23)。
干渉波除去部14−1〜14−Nは、第2の場合として、レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値が最終確定された所定閾値より小さい時間領域であるが(ステップS22においてNO)、持続時間が所定時間より短い時間領域において(ステップS24においてYES)、レーダ受信信号に混入している干渉波を除去する(ステップS25)。
干渉波除去部14−1〜14−Nは、第3の場合として、レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値が最終確定された所定閾値より小さい時間領域であり(ステップS22においてNO)、持続時間が所定時間より長い時間領域において(ステップS24においてNO)、レーダ受信信号をそのまま維持する(ステップS26)。
ここで、図11の上段に示したように、ステップS23、25の実行前には、干渉波のうち、山及び谷近傍も山及び谷以外も除去されていない。そして、図11の中段に示したように、ステップS23の実行後には、干渉波のうち、山及び谷以外は除去されているが、山及び谷近傍は除去されていない。しかし、図11の下段に示したように、ステップS25の実行後には、干渉波のうち、山及び谷近傍も山及び谷以外も除去されている。
なお、所定時間はレーダ特性に応じて設定することが望ましい。ここで、所定時間の設定で参照されるレーダ特性として、ADCサンプリングレート及び周波数変調帯域幅等が挙げられる。一般に、導出方法の違いから、第2の所定閾値設定処理における所定閾値(図9の最下段を参照。)は、第1の所定閾値設定処理における所定閾値(図6の最下段を参照。)と比較して、大きくなる傾向にある。そのため、ステップS24の所定時間は、第2の所定閾値設定処理を用いるときには、第1の所定閾値設定処理を用いるときより、長めに設定するのが望ましい。
本開示の第2の干渉波の除去処理の流れを図12に示す。干渉波除去部14−1〜14−Nは、レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値を算出する(ステップS31)。そして、レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値について、所定時間幅における代表値又は移動平均値を算出する(ステップS32)。もっとも、本開示の所定閾値の設定処理において、すでに算出しているならば、本開示の第2の干渉波の除去処理において、改めて算出しなくてもよい。
なお、所定時間幅における代表値とは、例えば、その所定時間幅における振幅の微分絶対値の最大値や平均値や中央値等である。また、所定時間幅における移動平均値とは、ある時刻における振幅の微分絶対値を、その所定時間幅における振幅の微分絶対値の平均値に、置換したものである。そして、所定時間幅はレーダ特性に応じて設定することが望ましい。ここで、所定時間幅の設定で参照されるレーダ特性として、ADCサンプリングレート及び周波数変調帯域幅等が挙げられる。
干渉波除去部14−1〜14−Nは、第1の場合として、レーダ受信信号の振幅の微分絶対値についての所定時間幅における代表値又は移動平均値が最終確定された所定閾値より大きい時間領域において(ステップS33においてYES)、レーダ受信信号に混入している干渉波を除去する(ステップS34)。
干渉波除去部14−1〜14−Nは、第2の場合として、レーダ受信信号の振幅の微分絶対値についての所定時間幅における代表値又は移動平均値が最終確定された所定閾値より小さい時間領域において(ステップS33においてNO)、レーダ受信信号をそのまま維持する(ステップS35)。
ここで、図13の上段に示したように、ステップS34の実行前には、干渉波のうち、山及び谷近傍も山及び谷以外も除去されていない。しかし、図13の下段に示したように、ステップS34の実行後には、干渉波のうち、山及び谷近傍も山及び谷以外も除去されている。このように、図12、13に示した第2の方法では、図10、11に示した第1の方法と同じように、干渉波のうち、山及び谷近傍を除去することができる。
(本開示の干渉波除去前後の物標検出の実験結果)
本開示の干渉波除去前の物標検出の実験結果を図14に示す。ここで、図14の上段に示したように、レーダ受信信号のうち、時間が400〜500の領域において、干渉波が混入している。そして、図14の下段に示したように、干渉波の混入の影響により、ノイズフロアが高くなっており、本来検出されるべき物標が検出されていない。
本開示の干渉波除去前の物標検出の実験結果を図14に示す。ここで、図14の上段に示したように、レーダ受信信号のうち、時間が400〜500の領域において、干渉波が混入している。そして、図14の下段に示したように、干渉波の混入の影響により、ノイズフロアが高くなっており、本来検出されるべき物標が検出されていない。
本開示の干渉波除去後の物標検出の実験結果を図15に示す。ここで、図15の上段に示したように、レーダ受信信号のうち、時間が400〜500の領域において、干渉波が除去されている。そして、図15の下段に示したように、干渉波の除去の影響により、ノイズフロアが低くなっており、本来検出されるべき物標が検出されている。
本開示のレーダ干渉波除去装置、レーダ物標検出装置、レーダ干渉波除去プログラム及びレーダ干渉波除去方法は、同時間において干渉波の周波数変調帯域幅が希望波の周波数変調帯域幅と異なる、又は、干渉波の振幅及び位相回転の変化が希望波の振幅及び位相回転の変化より激しい、FMCW方式、FMパルス方式、他のCW方式及び他のパルス方式等に適用することができる。
R:レーダ物標検出装置
1:レーダ干渉波除去装置
2:受信信号変換部
3:物標情報生成部
11:微分絶対値算出部
12:所定閾値設定部
13−1、13−N:データバッファ
14−1、14−N:干渉波除去部
1:レーダ干渉波除去装置
2:受信信号変換部
3:物標情報生成部
11:微分絶対値算出部
12:所定閾値設定部
13−1、13−N:データバッファ
14−1、14−N:干渉波除去部
Claims (7)
- (1)レーダ受信信号の振幅の実数データ若しくは複素数データの時間微分の絶対値、又は(2)前記レーダ受信信号の振幅の実数データ若しくは複素数データの時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値を算出する微分絶対値算出部と、
(1)前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値、又は(2)前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値が所定閾値より大きい時間領域において、前記レーダ受信信号に混入している干渉波を除去する干渉波除去部と、
を備えることを特徴とするレーダ干渉波除去装置。 - (1)前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値の時間平均、又は(2)前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値の時間平均に基づいて、前記所定閾値を初期設定し、初期設定した前記所定閾値に基づいて、(1)前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値の値、又は(2)前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値の値を制限し、値を制限した、(1)前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値の時間平均、又は(2)前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値の時間平均に基づいて、前記所定閾値を逐次更新する所定閾値設定部、
をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載のレーダ干渉波除去装置。 - 前記所定閾値設定部は、前回更新した前記所定閾値から今回更新した前記所定閾値への減少程度が所定程度より小さいときに、今回更新した前記所定閾値を最終確定した前記所定閾値として設定することを特徴とする、請求項2に記載のレーダ干渉波除去装置。
- 前記干渉波除去部は、前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値が前記所定閾値より小さい時間領域であるが、持続時間が所定時間より短い時間領域において、前記レーダ受信信号に混入している干渉波を除去することを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載のレーダ干渉波除去装置。
- 請求項1から4のいずれかに記載のレーダ干渉波除去装置と、
干渉波が除去された前記レーダ受信信号について、自装置に対する物標の距離、速度及び方位の少なくともいずれかに依存する受信電力の情報に変換する受信信号変換部と、
変換により生成された前記受信電力の情報に基づいて、自装置に対する物標の距離、速度及び方位の少なくともいずれかの情報を生成する物標情報生成部と、
を備えることを特徴とするレーダ物標検出装置。 - (1)レーダ受信信号の振幅の実数データ若しくは複素数データの時間微分の絶対値、又は(2)前記レーダ受信信号の振幅の実数データ若しくは複素数データの時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値を算出する微分絶対値算出ステップと、
(1)前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値、又は(2)前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値が所定閾値より大きい時間領域において、前記レーダ受信信号に混入している干渉波を除去する干渉波除去ステップと、
をコンピュータに順に実行させるためのレーダ干渉波除去プログラム。 - (1)レーダ受信信号の振幅の実数データ若しくは複素数データの時間微分の絶対値、又は(2)前記レーダ受信信号の振幅の実数データ若しくは複素数データの時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値を算出する微分絶対値算出ステップと、
(1)前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値、又は(2)前記レーダ受信信号の振幅の時間微分の絶対値についての所定時間幅における代表値若しくは移動平均値が所定閾値より大きい時間領域において、前記レーダ受信信号に混入している干渉波を除去する干渉波除去ステップと、
を順に備えることを特徴とするレーダ干渉波除去方法。
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JP2016151951A JP2018021784A (ja) | 2016-08-02 | 2016-08-02 | レーダ干渉波除去装置、レーダ物標検出装置、レーダ干渉波除去プログラム及びレーダ干渉波除去方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2020098189A (ja) * | 2018-10-12 | 2020-06-25 | アクシス アーベー | 周波数変調連続波レーダユニットにおける干渉低減のための方法、デバイス、およびシステム |
CN112379337A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-02-19 | 北京信息科技大学 | 长、短脉冲结合脉冲压缩雷达近距离虚警消除方法 |
CN112597820A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-04-02 | 南京长峰航天电子科技有限公司 | 一种基于雷达信号分选的目标聚类方法 |
WO2021261329A1 (ja) * | 2020-06-23 | 2021-12-30 | 株式会社デンソー | レーダ装置 |
EP4040181A1 (en) | 2021-02-05 | 2022-08-10 | Furuno Electric Co., Ltd. | Radar signal processing device, radar device, radar signal processing method and radar signal processing program |
-
2016
- 2016-08-02 JP JP2016151951A patent/JP2018021784A/ja active Pending
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JP7349311B2 (ja) | 2018-10-12 | 2023-09-22 | アクシス アーベー | 周波数変調連続波レーダユニットにおける干渉低減のための方法、デバイス、およびシステム |
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JP2022003308A (ja) * | 2020-06-23 | 2022-01-11 | 株式会社デンソー | レーダ装置 |
JP7363678B2 (ja) | 2020-06-23 | 2023-10-18 | 株式会社デンソー | レーダ装置 |
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