JP2021165709A - Radar device - Google Patents

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Abstract

To achieve a radar device that can suppress consumption of a radar resource.SOLUTION: A radar device 100 comprises: a trans-receiver 5 that receives signals from a target; a first pulse compression unit 7 that compresses the signal to a pulse signal narrower than a pulse width of the signal to thereby generate a first pulse signal; a second pulse compression unit 20 that compresses the signal, using a pulse compression filter shifting a reception frequency band in expectation of a Doppler frequency of the signal generating by the target approaching at a first speed, and thereby generates a second pulse signal; a third pulse compression unit 21 that compresses the signal, using the pulse compression filter shifting the reception frequency band in expectation of the Doppler frequency of the signal generating by the target getting away at the first speed, and thereby generates a third pulse signal; and a Doppler processing unit 22 that calculates a relative speed of the target and a relative position of the target, using the highest signal-to-noise ratio of signal-to-noise ratios of the first pulse signal, second pulse signal and third pulse signal.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

この発明は、目標を捜索、検定、および追尾するレーダ装置に関する。 The present invention relates to radar devices that search, test, and track targets.

レーダ装置は、地上に設置されたり、車両、艦船などの移動体に搭載されたりする。レーダ装置は、ビームで目標の捜索および検定を行った後、目標の追尾へ移行する。レーダ装置は、目標と推定される候補のみに検定を行うことでレーダリソースの消耗を抑えることができる。検定とは、探知確率を捜索より高くなるようにビームを制御して、目標と推定される候補のうち受信電力があらかじめ定められたしきい値を超えた候補に再度ビームを照射することである。レーダリソースは、ビームの時間の配分に関するレーダのパラメータであり、送信パルス幅、ヒット数およびＰＲＩ(Pulse Repetition Interval)によって決定される。探知確率とは、レーダ装置が目標を探知することができる確率を示し、レーダ装置が備えるアンテナの利得、レーダ装置が照射するレーダの波長、目標の大きさ、目標との距離、大気の条件などで決定される。レーダ装置は、捜索、検定、および追尾をそれぞれ時分割で処理する。 Radar devices are installed on the ground or mounted on moving objects such as vehicles and ships. The radar device searches for and tests the target with the beam, and then shifts to the tracking of the target. The radar device can suppress the consumption of radar resources by performing the test only on the candidates presumed to be the target. The test is to control the beam so that the detection probability is higher than that of the search, and re-irradiate the candidate whose received power exceeds a predetermined threshold value among the candidates estimated to be the target. .. Radar resources are radar parameters related to the time allocation of the beam and are determined by the transmitted pulse width, the number of hits, and the PRI (Pulse Repetition Interval). The detection probability indicates the probability that the radar device can detect the target, such as the gain of the antenna of the radar device, the wavelength of the radar irradiated by the radar device, the size of the target, the distance to the target, and the atmospheric conditions. Is determined by. The radar device processes search, verification, and tracking in a time-division manner.

特許文献１は、ビームを形成して送信する送信信号の周波数をアップチャープしているときに受信する反射波の信号、および送信信号の周波数をダウンチャープしているときに受信する反射波の信号を用いて、目標までの相対距離および相対速度を算出するＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulation Continuous Wave）レーダ装置を開示する。 Patent Document 1 describes a reflected wave signal received when the frequency of a transmitted signal transmitted by forming a beam is up-chirped, and a reflected wave signal received when the frequency of a transmitted signal is down-chirped. Discloses an FM-CW (Frequency Modulation Continuous Wave) radar device that calculates the relative distance and relative speed to a target using the above.

特開２０１６−０９９１４３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-099143

しかしながら、特許文献１に記載のレーダ装置は、アップチャープの信号およびダウンチャープの信号、つまり２種類のチャープ信号を用いて、目標までの相対距離および相対速度を算出する。このため、特許文献１に記載のレーダ装置は、１種類の信号で目標を捜索および検定するレーダ装置に比べて多くのレーダリソースを消耗してしまうという問題があった。 However, the radar device described in Patent Document 1 uses an up chirp signal and a down chirp signal, that is, two types of chirp signals to calculate a relative distance and a relative velocity to a target. Therefore, the radar device described in Patent Document 1 has a problem that it consumes a lot of radar resources as compared with a radar device that searches for and verifies a target with one type of signal.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レーダリソースの消耗を抑制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 in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a radar device capable of suppressing consumption of radar resources.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるレーダ装置は、目標からの信号を受信する送受信部と、信号を信号のパルス幅より狭いパルス信号に圧縮することで第１のパルス信号を生成する第１のパルス圧縮部と、第１の速度で近づいてくる目標により生じる信号のドップラ周波数を想定し受信周波数帯域をシフトしたパルス圧縮フィルタを用いて、信号を圧縮することで第２のパルス信号を生成する第２のパルス圧縮部と、第１の速度で遠ざかる目標により生じる信号のドップラ周波数を想定し受信周波数帯域をシフトしたパルス圧縮フィルタを用いて、信号を圧縮することで第３のパルス信号を生成する第３のパルス圧縮部と、第１のパルス信号、第２のパルス信号、第３のパルス信号の信号対雑音比のうち最も高い信号対雑音比を用いて目標の相対速度および目標の相対位置を算出するドップラ処理部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the radar device according to the present invention has a first transmission / reception unit for receiving a signal from a target and a first method of compressing the signal into a pulse signal narrower than the pulse width of the signal. Compressing the signal using the first pulse compressor that generates the pulse signal of the above and the pulse compression filter that shifts the reception frequency band assuming the Doppler frequency of the signal generated by the target approaching at the first speed. The signal is compressed using the second pulse compression unit that generates the second pulse signal and the pulse compression filter that shifts the reception frequency band assuming the Doppler frequency of the signal generated by the target moving away at the first speed. By using the third pulse compression unit that generates the third pulse signal, and the highest signal-to-noise ratio of the signal-to-noise ratios of the first pulse signal, the second pulse signal, and the third pulse signal. It is characterized by including a Doppler processing unit for calculating the relative speed of the target and the relative position of the target.

本発明によれば、レーダリソースの消耗を抑制することができるレーダ装置を得ることができるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that a radar device capable of suppressing consumption of radar resources can be obtained.

実施の形態１にかかるレーダ装置を示す図The figure which shows the radar apparatus which concerns on Embodiment 1. 実施の形態１にかかる制御回路を示す図The figure which shows the control circuit which concerns on Embodiment 1. 実施の形態１にかかるレーダ装置を詳細に示す図The figure which shows the radar apparatus which concerns on Embodiment 1 in detail. 実施の形態１にかかるパルス圧縮部ごとのパルス信号を示す図The figure which shows the pulse signal for each pulse compression part which concerns on Embodiment 1. 実施の形態１にかかるパルス圧縮部ごとのパルス信号の信号対雑音比を示す図The figure which shows the signal-to-noise ratio of the pulse signal for each pulse compression part which concerns on Embodiment 1. 実施の形態１にかかる目標の対勢を示す図The figure which shows the opposition of the target concerning Embodiment 1. 実施の形態２にかかるレーダ装置を示す図The figure which shows the radar apparatus which concerns on Embodiment 2.

以下に、レーダ装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 The radar device will be described in detail below with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかるレーダ装置を示す図である。レーダ装置１００は、アンテナ３０と、信号処理部１と、追尾計算部２と、ビーム制御部３と、アンテナインターフェイス部４と、送受信部５と、を備える。 Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram showing a radar device according to the first embodiment. The radar device 100 includes an antenna 30, a signal processing unit 1, a tracking calculation unit 2, a beam control unit 3, an antenna interface unit 4, and a transmission / reception unit 5.

アンテナ３０は、直線状周波数変調を施したビームを目標に照射し、照射したビームの反射波を受信する。送受信部５は、アンテナ３０が照射するビームの送受信のタイミングの制御を行う。また、送受信部５には、アンテナ３０から目標からの信号である実数部および虚数部で表されるレーダ受信ビデオが入力される。また、送受信部５は、レーダ受信ビデオを信号処理部１に出力する。信号処理部１は、レーダ受信ビデオを用いて追尾目標位置、測角誤差などの目標の位置に関する情報を示す目標検出結果を生成し、目標検出結果を追尾計算部２に出力する。また、信号処理部１は、レーダ受信ビデオの受信電力があらかじめ定められたしきい値を超える場合、検定要求をビーム制御部３に出力する。 The antenna 30 irradiates the target with a beam subjected to linear frequency modulation, and receives the reflected wave of the irradiated beam. The transmission / reception unit 5 controls the transmission / reception timing of the beam emitted by the antenna 30. Further, a radar received video represented by a real number part and an imaginary number part, which are signals from the target, is input to the transmission / reception unit 5. Further, the transmission / reception unit 5 outputs the radar received video to the signal processing unit 1. The signal processing unit 1 generates a target detection result showing information about the target position such as the tracking target position and the angle measurement error by using the radar reception video, and outputs the target detection result to the tracking calculation unit 2. Further, when the received power of the radar received video exceeds a predetermined threshold value, the signal processing unit 1 outputs a verification request to the beam control unit 3.

追尾計算部２は、目標検出結果を用いて、目標の未来位置の予測、速度計算などを行い、これらの結果である追尾目標諸元をビーム制御部３に出力する。ビーム制御部３は、検定要求および追尾目標諸元を用いて、ＰＲＦ(Pulse Repetition Frequency)、パルス幅、ヒット数などのビームパラメータを算出し、信号処理部１およびアンテナインターフェイス部４に出力する。アンテナインターフェイス部４は、ビームパラメータに基づいて、アンテナ３０にビームを形成するためのアンテナ素子の位相の情報を設定する。また、アンテナインターフェイス部４は、ビームパラメータに基づいて、送受信部５にビームの送受信のタイミングを出力する。 The tracking calculation unit 2 predicts the future position of the target, calculates the speed, and the like using the target detection result, and outputs the tracking target specifications as these results to the beam control unit 3. The beam control unit 3 calculates beam parameters such as PRF (Pulse Repetition Frequency), pulse width, and number of hits using the verification request and tracking target specifications, and outputs the beam parameters to the signal processing unit 1 and the antenna interface unit 4. The antenna interface unit 4 sets the phase information of the antenna element for forming a beam on the antenna 30 based on the beam parameter. Further, the antenna interface unit 4 outputs the transmission / reception timing of the beam to the transmission / reception unit 5 based on the beam parameter.

レーダ装置１００のハードウェア構成について説明する。信号処理部１、追尾計算部２、ビーム制御部３、アンテナインターフェイス部４、および送受信部５は、各処理を行う電子回路である処理回路により実現される。 The hardware configuration of the radar device 100 will be described. The signal processing unit 1, the tracking calculation unit 2, the beam control unit 3, the antenna interface unit 4, and the transmission / reception unit 5 are realized by a processing circuit which is an electronic circuit that performs each processing.

本処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリ及びメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit、中央演算装置）を備える制御回路であってもよい。ここでメモリとは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリなどの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスクなどが該当する。図２は、実施の形態１にかかる制御回路を示す図である。本処理回路がＣＰＵを備える制御回路である場合、この制御回路は例えば、図２に示す構成の制御回路２００となる。 The processing circuit may be dedicated hardware or a control circuit including a memory and a CPU (Central Processing Unit) that executes a program stored in the memory. Here, the memory corresponds to, for example, a non-volatile or volatile semiconductor memory such as a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), or a flash memory, a magnetic disk, an optical disk, or the like. FIG. 2 is a diagram showing a control circuit according to the first embodiment. When the processing circuit is a control circuit including a CPU, the control circuit is, for example, the control circuit 200 having the configuration shown in FIG.

図２に示すように、制御回路２００は、ＣＰＵであるプロセッサ２００ａと、メモリ２００ｂとを備える。図２に示す制御回路２００により実現される場合、プロセッサ２００ａがメモリ２００ｂに記憶された、各処理に対応するプログラムを読みだして実行することにより実現される。また、メモリ２００ｂは、プロセッサ２００ａが実施する各処理における一時メモリとしても使用される。 As shown in FIG. 2, the control circuit 200 includes a processor 200a which is a CPU and a memory 200b. When it is realized by the control circuit 200 shown in FIG. 2, it is realized by the processor 200a reading and executing the program corresponding to each process stored in the memory 200b. The memory 200b is also used as a temporary memory in each process performed by the processor 200a.

図３は、実施の形態１にかかるレーダ装置１００を詳細に示す図である。信号処理部１は、アナログデジタル変換部６と、第１のパルス圧縮部７と、第２のパルス圧縮部２０と、第３のパルス圧縮部２１と、振幅検出部８−１〜８−３と、ＰＤＩ（Post Detection Integral）部９−１〜９−３と、目標検出部１０−１〜１０−３と、ドップラ処理部２２と、を備える。振幅検出部８−１〜８−３のそれぞれを区別せずに示すときは、振幅検出部８と呼ぶ。ＰＤＩ部９−１〜９−３のそれぞれを区別せずに示すときは、ＰＤＩ部９と呼ぶ。目標検出部１０−１〜１０−３のそれぞれを区別せずに示すときは、目標検出部１０と呼ぶ。 FIG. 3 is a diagram showing in detail the radar device 100 according to the first embodiment. The signal processing unit 1 includes an analog-to-digital conversion unit 6, a first pulse compression unit 7, a second pulse compression unit 20, a third pulse compression unit 21, and an amplitude detection unit 8-1 to 8-3. A PDI (Post Detection Integral) unit 9-1 to 9-3, a target detection unit 10-1 to 10-3, and a Doppler processing unit 22 are provided. When each of the amplitude detection units 8-1 to 8-3 is shown without distinction, it is referred to as an amplitude detection unit 8. When each of PDI parts 9-1 to 9-3 is shown without distinction, it is referred to as PDI part 9. When each of the target detection units 10-1 to 10-3 is shown without distinction, it is referred to as a target detection unit 10.

アナログデジタル変換部６は、受信信号であるレーダ受信ビデオをデジタル信号に変換し、デジタル変換されたレーダ受信ビデオを第１のパルス圧縮部７、第２のパルス圧縮部２０、および第３のパルス圧縮部２１にそれぞれ出力する。第１のパルス圧縮部７は、パルス幅を狭くする第１のパルス圧縮フィルタを備える。第１のパルス圧縮部７は、第１のパルス圧縮フィルタを用いて、デジタル変換されたレーダ受信ビデオから得られる送信パルスを、ビームを送信したときのパルス幅より狭い第１のパルス信号に圧縮し、圧縮した第１のパルス信号を振幅検出部８−１に出力する。 The analog-to-digital conversion unit 6 converts the radar reception video, which is a reception signal, into a digital signal, and converts the digitally converted radar reception video into a first pulse compression unit 7, a second pulse compression unit 20, and a third pulse. Each is output to the compression unit 21. The first pulse compression unit 7 includes a first pulse compression filter that narrows the pulse width. The first pulse compression unit 7 uses the first pulse compression filter to compress the transmission pulse obtained from the digitally converted radar received video into a first pulse signal narrower than the pulse width when the beam is transmitted. Then, the compressed first pulse signal is output to the amplitude detection unit 8-1.

第２のパルス圧縮部２０は、レーダ装置１００に向かって第１の速度で近づいてくる目標により生じるドップラ周波数を想定し受信周波数帯域をシフトした第２のパルス圧縮フィルタを備える。第２のパルス圧縮部２０は、第２のパルス圧縮フィルタを用いて、デジタル変換されたレーダ受信ビデオから得られる送信パルスを、第２のパルス信号に圧縮し、圧縮した第２のパルス信号を振幅検出部８−２に出力する。 The second pulse compression unit 20 includes a second pulse compression filter in which the reception frequency band is shifted assuming the Doppler frequency generated by the target approaching the radar device 100 at the first speed. The second pulse compression unit 20 uses the second pulse compression filter to compress the transmission pulse obtained from the digitally converted radar received video into the second pulse signal, and compresses the compressed second pulse signal. Output to the amplitude detection unit 8-2.

第３のパルス圧縮部２１は、レーダ装置１００から第１の速度で遠ざかる目標により生じるドップラ周波数を想定し受信周波数帯域をシフトした第３のパルス圧縮フィルタを備える。第３のパルス圧縮部２１は、第３のパルス圧縮フィルタを用いて、デジタル変換されたレーダ受信ビデオから得られる送信パルスを第３のパルス信号に圧縮し、圧縮した第３のパルス信号を振幅検出部８−３に出力する。第１の速度は、たとえば、目標の最大速度である。 The third pulse compression unit 21 includes a third pulse compression filter in which the reception frequency band is shifted assuming the Doppler frequency generated by the target moving away from the radar device 100 at the first speed. The third pulse compression unit 21 uses the third pulse compression filter to compress the transmission pulse obtained from the digitally converted radar received video into the third pulse signal, and the compressed third pulse signal is amplitudeed. Output to detection unit 8-3. The first speed is, for example, the maximum speed of the target.

振幅検出部８は、パルス信号を用いて振幅値を求め、求めた振幅値をＰＤＩ部９に出力する。ＰＤＩ部９は、ビームパラメータの１つとして設定されるパルス積分数に従い振幅値を積分することで、振幅値の雑音対信号比を改善し、積分後の振幅値を目標検出部１０に出力する。目標検出部１０は、積分後の振幅値の信号対雑音比を算出する。また、目標検出部１０は、目標を検出するための振幅値のあらかじめ定められたしきい値と、積分後の振幅値とを比較することで目標の検出の有無を判定し、目標を検出したと判定した場合、目標の目標検出結果と、積分後の振幅値の信号対雑音比とをドップラ処理部２２に出力する。 The amplitude detection unit 8 obtains an amplitude value using a pulse signal, and outputs the obtained amplitude value to the PDI unit 9. The PDI unit 9 improves the noise-to-signal ratio of the amplitude value by integrating the amplitude value according to the pulse integration number set as one of the beam parameters, and outputs the integrated amplitude value to the target detection unit 10. .. The target detection unit 10 calculates the signal-to-noise ratio of the amplitude value after integration. Further, the target detection unit 10 determines whether or not the target is detected by comparing the predetermined threshold value of the amplitude value for detecting the target with the amplitude value after integration, and detects the target. When it is determined, the target detection result of the target and the signal-to-noise ratio of the amplitude value after integration are output to the Doppler processing unit 22.

ドップラ処理部２２は、第１のパルス圧縮部７、第２のパルス圧縮部２０、および第３のパルス圧縮部２１にそれぞれ対応する目標検出部１０−１〜１０−３が出力する、第１のパルス信号の信号対雑音比、第２のパルス信号の信号対雑音比、および第３のパルス信号の信号対雑音比を比較して最も高い信号対雑音比を求める。また、ドップラ処理部２２は、最も高い信号対雑音比を用いて目標の対勢を示すドップラ情報を求め、ドップラ情報および検定要求を追尾計算部２に出力する。また、ドップラ処理部２２は、最も高い信号対雑音比を用いて目標の相対速度および目標の相対位置を算出する。ドップラ処理部２２の動作の詳細は後述する。 The first pulse processing unit 22 is output by target detection units 10-1 to 10-3 corresponding to the first pulse compression unit 7, the second pulse compression unit 20, and the third pulse compression unit 21, respectively. The signal-to-noise ratio of the pulse signal, the signal-to-noise ratio of the second pulse signal, and the signal-to-noise ratio of the third pulse signal are compared to obtain the highest signal-to-noise ratio. Further, the Doppler processing unit 22 obtains Doppler information indicating the target opposition using the highest signal-to-noise ratio, and outputs the Doppler information and the verification request to the tracking calculation unit 2. Further, the Doppler processing unit 22 calculates the relative speed of the target and the relative position of the target using the highest signal-to-noise ratio. The details of the operation of the Doppler processing unit 22 will be described later.

追尾計算部２は、追尾フィルタ部１１と、追尾要求データ生成部１２と、を備える。追尾フィルタ部１１は、目標検出結果に基づいて追尾目標の未来位置の予測および追尾目標の速度計算を行い、追尾目標の未来位置および目標接近速度を追尾要求データ生成部１２に出力する。追尾要求データ生成部１２は、追尾目標の未来位置および目標接近速度を追尾目標諸元としてビーム制御部３に出力する。 The tracking calculation unit 2 includes a tracking filter unit 11 and a tracking request data generation unit 12. The tracking filter unit 11 predicts the future position of the tracking target and calculates the speed of the tracking target based on the target detection result, and outputs the future position of the tracking target and the target approach speed to the tracking request data generation unit 12. The tracking request data generation unit 12 outputs the future position of the tracking target and the target approach speed to the beam control unit 3 as the tracking target specifications.

ビーム制御部３は、既追尾目標緒元格納部１３と目標判定部１９と、第１の検定パラメータ算出部１４と、追尾パラメータ算出部１５と、捜索ビームスポットマップ生成部１６と、捜索パラメータ算出部１７と、スケジューリング部１８と、を備える。 The beam control unit 3 includes a tracking target specification storage unit 13, a target determination unit 19, a first verification parameter calculation unit 14, a tracking parameter calculation unit 15, a search beam spot map generation unit 16, and a search parameter calculation. A unit 17 and a scheduling unit 18 are provided.

既追尾目標緒元格納部１３は、追尾目標諸元に基づいて追尾している全目標の諸元を格納する。目標判定部１９は、ドップラ情報、検定要求、および追尾している目標の諸元に基づいて、目標に検定のためのビームを要求する検定ビーム要求を第１の検定パラメータ算出部１４に出力する。第１の検定パラメータ算出部１４は、検定ビーム要求に対して探知確率を上げて再度目標かどうか、つまり目標の候補に近いところを探索するためのビームパラメータを計算する。検定ビーム要求は、第１の情報である。追尾パラメータ算出部１５は、追尾目標諸元で指示される追尾要求精度を得るためのビームパラメータを計算する。捜索ビームスポットマップ生成部１６は、あらかじめ定められた捜索覆域のビームスポットを生成し格納する。 The tracked target specification storage unit 13 stores the specifications of all the targets being tracked based on the tracking target specifications. The target determination unit 19 outputs a verification beam request for requesting a beam for verification to the target to the first verification parameter calculation unit 14 based on the Doppler information, the verification request, and the specifications of the target being tracked. .. The first test parameter calculation unit 14 raises the detection probability for the test beam request and calculates the beam parameter for searching again whether or not the target is a target, that is, a place close to the target candidate. The test beam requirement is the first piece of information. The tracking parameter calculation unit 15 calculates the beam parameter for obtaining the tracking request accuracy indicated by the tracking target specifications. The search beam spot map generation unit 16 generates and stores a predetermined beam spot in the search cover area.

捜索パラメータ算出部１７は、あらかじめ定められた捜索覆域を、あらかじめ定められた捜索時間の間隔で、かつ最大探知距離を満足するためのビームスポットを捜索ビームスポットマップ生成部１６から取得し、ビームパラメータを計算する。スケジューリング部１８は、第１の検定パラメータ算出部１４と追尾パラメータ算出部１５と捜索パラメータ算出部１７とから入力される各々のビームパラメータを単位時間ごとに、決められた優先順位で並べ、アンテナインターフェイス部４にビームパラメータとして送出する。 The search parameter calculation unit 17 acquires a predetermined search cover area from the search beam spot map generation unit 16 at predetermined search time intervals and satisfies the maximum detection distance, and beams. Calculate the parameters. The scheduling unit 18 arranges each beam parameter input from the first test parameter calculation unit 14, the tracking parameter calculation unit 15, and the search parameter calculation unit 17 in a predetermined priority order for each unit time, and arranges the antenna interface. It is sent to the unit 4 as a beam parameter.

信号処理部１の動作について説明する。第２のパルス圧縮部２０は、レーダ装置１００に向かって第１の速度で近づいてくる目標により生じるドップラ周波数を想定し、送信パルスの受信周波数帯域をシフトする第２のパルス圧縮フィルタを用いてパルスを圧縮する。第３のパルス圧縮部２１は、同様に直線周波数変調をかけた送信パルスが、レーダ装置１００から第１の速度で遠ざかる目標により生じるドップラ周波数を想定し、受信周波数帯域をシフトした第３のパルス圧縮フィルタを用いてパルスを圧縮する。第１のパルス圧縮部７は、直線周波数変調をかけた送信パルスが目標速度による変調を受けずに受信されることを想定した通常使用される第１のパルス圧縮フィルタを用いてパルスを圧縮する。上記３つのパルス圧縮フィルタで目標の検出を行った場合、実際の目標速度のドップラ周波数に近いドップラ周波数で圧縮されたパルスは、他のパルスよりも信号対雑音比は良くなる。このため、目標速度で生じるドップラ周波数に近いものの順で信号対雑音比は良くなる。目標速度とは、目標とレーダ装置１００との相対速度である。 The operation of the signal processing unit 1 will be described. The second pulse compression unit 20 uses a second pulse compression filter that shifts the reception frequency band of the transmission pulse, assuming the Doppler frequency generated by the target approaching the radar device 100 at the first speed. Compress the pulse. The third pulse compression unit 21 assumes a Doppler frequency generated by a target at which the transmission pulse similarly subjected to linear frequency modulation moves away from the radar device 100 at the first speed, and shifts the reception frequency band to the third pulse. Compress the pulse using a compression filter. The first pulse compression unit 7 compresses the pulse using a commonly used first pulse compression filter that assumes that the transmission pulse subjected to linear frequency modulation is received without being modulated by the target speed. .. When the target is detected by the above three pulse compression filters, the pulse compressed at the Doppler frequency close to the Doppler frequency of the actual target speed has a better signal-to-noise ratio than the other pulses. Therefore, the signal-to-noise ratio improves in the order of the frequencies closer to the Doppler frequency generated at the target speed. The target speed is the relative speed between the target and the radar device 100.

図４は、実施の形態１にかかるパルス圧縮部ごとのパルス信号を示す図である。図４では、縦軸を目標との距離、横軸を受信信号として表す。第１のパルス圧縮部７が出力するパルス信号はパルス信号３１である。第２のパルス圧縮部２０が出力するパルス信号はパルス信号３２である。第３のパルス圧縮部２１が出力するパルス信号はパルス信号３３である。パルス信号３３のパルスは、パルス信号３１およびパルス信号３２に比べて小さい。 FIG. 4 is a diagram showing a pulse signal for each pulse compression unit according to the first embodiment. In FIG. 4, the vertical axis represents the distance to the target and the horizontal axis represents the received signal. The pulse signal output by the first pulse compression unit 7 is the pulse signal 31. The pulse signal output by the second pulse compression unit 20 is the pulse signal 32. The pulse signal output by the third pulse compression unit 21 is the pulse signal 33. The pulse of the pulse signal 33 is smaller than that of the pulse signal 31 and the pulse signal 32.

図５は、実施の形態１にかかるパルス圧縮部ごとのパルス信号の信号対雑音比を示す図である。図５では、縦軸を信号対雑音比として表す。パルス信号３１の信号対雑音比をＳＮ４１で示す。パルス信号３２の信号対雑音比をＳＮ４２で示す。パルス信号３３の信号対雑音比をＳＮ４３で示す。図５で示されるように、ＳＮ４３の値は、ＳＮ４１およびＳＮ４２に比べて小さい。 FIG. 5 is a diagram showing a signal-to-noise ratio of a pulse signal for each pulse compression unit according to the first embodiment. In FIG. 5, the vertical axis is represented as a signal-to-noise ratio. The signal-to-noise ratio of the pulse signal 31 is indicated by SN41. The signal-to-noise ratio of the pulse signal 32 is indicated by SN42. The signal-to-noise ratio of the pulse signal 33 is indicated by SN43. As shown in FIG. 5, the value of SN43 is smaller than that of SN41 and SN42.

図６は、実施の形態１にかかる目標の対勢を示す図である。ドップラ処理部２２は、ＳＮ４１、ＳＮ４２、およびＳＮ４３の３つの信号対雑音比を用いて図６に示すようにドップラ方向、つまり目標がレーダ装置１００に近づく対勢、つまり近対勢であるか、レーダ装置１００から遠ざかる対勢、つまり遠対勢であるかを判断する。目標速度で生じるドップラ周波数に近いものの順で信号対雑音比は良くなるため、ＳＮ４２＞ＳＮ４１＞ＳＮ４３である場合、目標の対勢は、近対勢である。ＳＮ４３＞ＳＮ４１＞ＳＮ４２である場合、目標の対勢は、遠対勢である。ＳＮ４１＞ＳＮ４２＞ＳＮ４３である場合、目標の対勢は、近対勢である。ＳＮ４１＞ＳＮ４３＞ＳＮ４２である場合、目標の対勢は、遠対勢である。３つの信号対雑音比がこれら以外の大小関係である場合、ドップラ処理部２２は、目標の対勢を判定することができない。図５で示される信号対雑音比の関係の場合、ＳＮ４３の値が一番小さいため、目標の対勢は近対勢である。 FIG. 6 is a diagram showing the opposition of the target according to the first embodiment. As shown in FIG. 6, the Doppler processing unit 22 uses the three signal-to-noise ratios of SN41, SN42, and SN43 to determine whether the Doppler direction, that is, the target is the opposition that approaches the radar device 100, that is, the near opposition. It is determined whether the opposition moves away from the radar device 100, that is, the opposition is far away. Since the signal-to-noise ratio improves in the order of the ones closer to the Doppler frequency generated at the target speed, when SN42> SN41> SN43, the target opposition is near opposition. When SN43> SN41> SN42, the target opposition is a distant opposition. When SN41> SN42> SN43, the target opposition is a near opposition. When SN41> SN43> SN42, the target opposition is a distant opposition. When the three signal-to-noise ratios have a magnitude relationship other than these, the Doppler processing unit 22 cannot determine the target pairing. In the case of the signal-to-noise ratio relationship shown in FIG. 5, since the value of SN43 is the smallest, the target opposition is near opposition.

また、本実施の形態では、レーダ装置１００は、第２のパルス圧縮部２０、および第３のパルス圧縮部２１を備えたが、レーダ装置１００から第１の速度ではなく第１の速度とはことなる第２の速度で遠ざかる目標により生じるドップラ周波数を想定し、受信周波数帯域をシフトしたパルス圧縮フィルタを用いて、第４のパルス信号を生成する第４のパルス圧縮部を少なくとも１つ備えても良い。または、レーダ装置１００は、第２の速度で遠ざかる目標により生じるドップラ周波数を想定し、受信周波数帯域をシフトしたパルス圧縮フィルタを用いて、第５のパルス信号を生成する第５のパルス圧縮部を少なくとも１つ備えても良い。このとき、ドップラ処理部２２は、第４のパルス信号および第５のパルス信号を用いて最も高い信号対雑音比を判定する。このように、ドップラ対応のパルス圧縮部を増やせば増やすほど、信号対雑音比が最も良くなる目標速度を求めることができ、１種類の信号で目標を捜索および検定することができるため、レーダリソースの消耗を抑制することができる。また、レーダ装置１００は、クラッタが多い環境であっても１種類の信号で目標を捜索および検定できるため、誤警報によるレーダリソース消耗および捜索性能の劣化を抑制することができる。 Further, in the present embodiment, the radar device 100 includes the second pulse compression unit 20 and the third pulse compression unit 21, but the first speed is not the first speed from the radar device 100. Assuming a Doppler frequency generated by a target moving away at a different second speed, a pulse compression filter with a shifted reception frequency band is used, and at least one fourth pulse compression unit for generating a fourth pulse signal is provided. Is also good. Alternatively, the radar device 100 assumes a Doppler frequency generated by a target moving away at the second speed, and uses a pulse compression filter that shifts the reception frequency band to generate a fifth pulse compression unit that generates a fifth pulse signal. At least one may be provided. At this time, the Doppler processing unit 22 determines the highest signal-to-noise ratio using the fourth pulse signal and the fifth pulse signal. In this way, as the number of Doppler-compatible pulse compression units is increased, the target speed at which the signal-to-noise ratio is the best can be obtained, and the target can be searched and tested with one type of signal. Therefore, radar resources It is possible to suppress the consumption of. Further, since the radar device 100 can search and test the target with one type of signal even in an environment with many clutters, it is possible to suppress the consumption of radar resources and the deterioration of the search performance due to false alarms.

実施の形態２．
図７は、実施の形態２にかかるレーダ装置１００ａを示す図である。なお、実施の形態１と重複する機能部に関しては説明を省略する。レーダ装置１００ａは、検定切替部２３と、第２の検定パラメータ算出部２４とを備える。検定切替部２３は、実施の形態１で算出した目標の相対位置および相対速度の探知確率に応じて検定方式を切り替える。 Embodiment 2.
FIG. 7 is a diagram showing a radar device 100a according to the second embodiment. The description of the functional unit that overlaps with the first embodiment will be omitted. The radar device 100a includes a verification switching unit 23 and a second verification parameter calculation unit 24. The verification switching unit 23 switches the verification method according to the detection probability of the relative position and relative speed of the target calculated in the first embodiment.

レーダ装置１００ａの動作について説明する。検定切替部２３は、目標の相対位置および目標の相対速度を用いて探知確率を計算する。また、検定切替部２３は、探知確率があらかじめ定められた値以上であれば、検定ではなく目標の追尾に移行させるため第２の検定パラメータ算出部２４に追尾に移行させることを示す第２の情報を出力する。第２の検定パラメータ算出部２４は、検定ビーム要求に基づいて、追尾するビームのビームパラメータをレーダ方程式から算出し、ビームパラメータをスケジューリング部１８に出力する。探知確率があらかじめ定められた値より小さく、追尾に移行できない場合、検定切替部２３は、第１の検定パラメータ算出部１４に検定ビーム要求を出力し、検定を実施するよう指示する。 The operation of the radar device 100a will be described. The test switching unit 23 calculates the detection probability using the relative position of the target and the relative speed of the target. Further, if the detection probability is equal to or higher than a predetermined value, the test switching unit 23 indicates that the second test parameter calculation unit 24 shifts to the tracking in order to shift to the tracking of the target instead of the test. Output information. The second verification parameter calculation unit 24 calculates the beam parameter of the beam to be tracked from the radar equation based on the verification beam request, and outputs the beam parameter to the scheduling unit 18. If the detection probability is smaller than a predetermined value and the tracking cannot be started, the test switching unit 23 outputs a test beam request to the first test parameter calculation unit 14 and instructs the first test parameter calculation unit 14 to perform the test.

以上説明したように、本実施の形態では、レーダ装置１００ａが目標の検出位置の誤差により、ドップラを用いた信号対雑音比で目標の正確な相対位置および相対速度が求めることができなくても、検定切替部２３が探知確率を算出し、探知確率を用いることで、探知確率があらかじめ定められた値より小さい場合は従来の検定を実施することができる。 As described above, in the present embodiment, even if the radar device 100a cannot obtain the accurate relative position and relative speed of the target by the signal-to-noise ratio using the Doppler due to the error of the detection position of the target. , The test switching unit 23 calculates the detection probability and uses the detection probability, so that the conventional test can be performed when the detection probability is smaller than a predetermined value.

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration shown in the above-described embodiment shows an example of the content of the present invention, can be combined with another known technique, and is one of the configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

１ 信号処理部、２ 追尾計算部、３ ビーム制御部、４ アンテナインターフェイス部、５ 送受信部、６ アナログデジタル変換部、７ 第１のパルス圧縮部、８，８−１〜８−３ 振幅検出部、９，９−１〜９−３ ＰＤＩ部、１０，１０−１〜１０−３ 目標検出部、１１ 追尾フィルタ部、１２ 追尾要求データ生成部、１３ 既追尾目標緒元格納部、１４ 第１の検定パラメータ算出部、１５ 追尾パラメータ算出部、１６ 捜索ビームスポットマップ生成部、１７ 捜索パラメータ算出部、１８ スケジューリング部、１９ 目標判定部、２０ 第２のパルス圧縮部、２１ 第３のパルス圧縮部、２２ ドップラ処理部、２３ 検定切替部、２４ 第２の検定パラメータ算出部、３０ アンテナ、３１〜３３ パルス信号、４１〜４３ ＳＮ、１００，１００ａ レーダ装置、２００ 制御回路、２００ａ プロセッサ、２００ｂ メモリ。 1 Signal processing unit, 2 Tracking calculation unit, 3 Beam control unit, 4 Antenna interface unit, 5 Transmission / reception unit, 6 Analog-digital conversion unit, 7 First pulse compression unit, 8,8-1 to 8-3 Amplitude detection unit , 9, 9-1 to 9-3 PDI unit, 10, 10-1 to 10-3 Target detection unit, 11 Tracking filter unit, 12 Tracking request data generation unit, 13 Tracked target specification storage unit, 14 1st Test parameter calculation unit, 15 tracking parameter calculation unit, 16 search beam spot map generation unit, 17 search parameter calculation unit, 18 scheduling unit, 19 target determination unit, 20 second pulse compression unit, 21 third pulse compression unit. , 22 Doppler processing unit, 23 verification switching unit, 24 second verification parameter calculation unit, 30 antenna, 31-33 pulse signal, 41-43 SN, 100, 100a radar device, 200 control circuit, 200a processor, 200b memory.

Claims (4)

目標からの信号を受信する送受信部と、
前記信号を前記信号のパルス幅より狭いパルス信号に圧縮することで第１のパルス信号を生成する第１のパルス圧縮部と、
第１の速度で近づいてくる前記目標により生じる前記信号のドップラ周波数を想定し受信周波数帯域をシフトしたパルス圧縮フィルタを用いて、前記信号を圧縮することで第２のパルス信号を生成する第２のパルス圧縮部と、
前記第１の速度で遠ざかる前記目標により生じる前記信号のドップラ周波数を想定し受信周波数帯域をシフトしたパルス圧縮フィルタを用いて、前記信号を圧縮することで第３のパルス信号を生成する第３のパルス圧縮部と、
前記第１のパルス信号、前記第２のパルス信号、前記第３のパルス信号の信号対雑音比のうち最も高い信号対雑音比を用いて前記目標の相対速度および前記目標の相対位置を算出するドップラ処理部と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。 A transmitter / receiver that receives signals from the target,
A first pulse compression unit that generates a first pulse signal by compressing the signal into a pulse signal narrower than the pulse width of the signal.
A second pulse signal is generated by compressing the signal using a pulse compression filter whose reception frequency band is shifted assuming the Doppler frequency of the signal generated by the target approaching at the first speed. Pulse compression part and
A third pulse signal is generated by compressing the signal using a pulse compression filter whose reception frequency band is shifted assuming the Doppler frequency of the signal generated by the target moving away at the first speed. With the pulse compression section
The relative velocity of the target and the relative position of the target are calculated using the highest signal-to-noise ratio of the signal-to-noise ratio of the first pulse signal, the second pulse signal, and the third pulse signal. Doppler processing unit and
A radar device characterized by being equipped with. 前記第１の速度とは異なる第２の速度で近づいてくる目標により生じるドップラ周波数を想定し受信周波数帯域をシフトしたパルス圧縮フィルタを用いて、パルス信号を圧縮することで第４のパルス信号を生成する第４のパルス圧縮部を少なくとも１つ備え、
前記ドップラ処理部は、
前記第４のパルス信号を用いて前記目標の相対速度および前記目標の相対位置を算出することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。 A fourth pulse signal is obtained by compressing the pulse signal using a pulse compression filter that shifts the reception frequency band assuming the Doppler frequency generated by the target approaching at a second speed different from the first speed. It is provided with at least one fourth pulse compression unit to be generated.
The Doppler processing unit
The radar device according to claim 1, wherein the relative speed of the target and the relative position of the target are calculated using the fourth pulse signal. 前記第２の速度で遠ざかる目標により生じるドップラ周波数を想定し受信周波数帯域をシフトしたパルス圧縮フィルタを用いて、パルス信号を圧縮することで第５のパルス信号を生成する第５のパルス圧縮部を少なくとも１つ備え、
前記ドップラ処理部は、
前記第５のパルス信号を用いて前記目標の相対速度および前記目標の相対位置を算出することを特徴とする請求項２に記載のレーダ装置。 A fifth pulse compression unit that generates a fifth pulse signal by compressing the pulse signal using a pulse compression filter that shifts the reception frequency band assuming the Doppler frequency generated by the target moving away at the second speed. With at least one
The Doppler processing unit
The radar device according to claim 2, wherein the relative speed of the target and the relative position of the target are calculated using the fifth pulse signal. あらかじめ定められた目標を検出するための振幅値のしきい値と、雑音対信号比を改善した後の振幅値とを比較することで、目標の検出の有無を判定し、目標を検出したと判定した場合、前記目標の位置の情報を出力する目標検出部と、
前記目標の位置および前記目標の速度を用いて探知確率を計算し、前記探知確率があらかじめ定められた値より小さい場合、前記目標を検定するためのビームを要求する第１の情報を出力し、前記探知確率があらかじめ定められた値以上の場合、前記目標を追尾するためのビームを要求する第２の情報を出力する検定切替部と、
前記第１の情報に基づいて、探知確率を上げて再度前記目標かどうかを確認するためのビームパラメータを計算する第１の検定パラメータ算出部と、
前記第２の情報に基づいて、前記目標を追尾するビームのビームパラメータを算出する、第２の検定パラメータ算出部と、
前記ビームパラメータに基づいて、ビームの位相の情報を設定するアンテナインターフェイス部と、
前記ビームを照射するアンテナと、
を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のレーダ装置。 By comparing the threshold value of the amplitude value for detecting the predetermined target with the amplitude value after improving the noise-to-signal ratio, it is determined whether or not the target is detected, and the target is detected. When it is determined, the target detection unit that outputs the information of the target position and
The detection probability is calculated using the target position and the target speed, and if the detection probability is smaller than a predetermined value, the first information requesting a beam for testing the target is output. When the detection probability is equal to or greater than a predetermined value, a test switching unit that outputs a second information requesting a beam for tracking the target, and a test switching unit.
Based on the first information, a first test parameter calculation unit that increases the detection probability and calculates a beam parameter for confirming whether or not the target is met again.
A second test parameter calculation unit that calculates the beam parameters of the beam that tracks the target based on the second information.
An antenna interface unit that sets beam phase information based on the beam parameters,
The antenna that irradiates the beam and
The radar device according to any one of claims 1 to 3, wherein the radar device comprises.
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