JP3107824B2 - レーダ装置における目標の距離および速度の同時測定方法 - Google Patents
レーダ装置における目標の距離および速度の同時測定方法Info
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- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 13
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- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
- G01S13/581—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems using transmission of interrupted pulse modulated waves and based upon the Doppler effect resulting from movement of targets
- G01S13/582—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems using transmission of interrupted pulse modulated waves and based upon the Doppler effect resulting from movement of targets adapted for simultaneous range and velocity measurements
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、請求項１の上位概念に記載のレーダ装置に
おける目標の距離および速度の同時測定方法に関する。
おける目標の距離および速度の同時測定方法に関する。
高いパルス繰返し周波数方式に従って動作するレーダ
装置では、約マッハ９の最大速度までの速度を一義的に
測定することができる。しかし速度の測定に対する一義
性領域が高くなるに従って、目標の距離を測定するため
の距離方向における一義性領域はますます低くなる。目
下のところこの一義性領域は、おおよそ1kmの最大距離
に制限されている。
装置では、約マッハ９の最大速度までの速度を一義的に
測定することができる。しかし速度の測定に対する一義
性領域が高くなるに従って、目標の距離を測定するため
の距離方向における一義性領域はますます低くなる。目
下のところこの一義性領域は、おおよそ1kmの最大距離
に制限されている。
本発明の課題は、請求項１の上位概念に記載の方法
を、目標の少なくともマッハ９の最大速度までの一義的
な速度領域を維持しておいて、最大の距離限界値が1km
より著しく大きい距離領域において距離の一義的な測定
が可能になるように、改善することである。
を、目標の少なくともマッハ９の最大速度までの一義的
な速度領域を維持しておいて、最大の距離限界値が1km
より著しく大きい距離領域において距離の一義的な測定
が可能になるように、改善することである。
この課題は、請求項１の特徴部分に記載の構成によっ
て解決される。
て解決される。
有利な実施例および改良例は、その他の請求項に記載
されている。
されている。
本発明の利点は、目標のマッハ９の最大速度において
すら、おおよそ400kmの最大距離までの目標の距離を一
義的に測定可能であるという点にある。
すら、おおよそ400kmの最大距離までの目標の距離を一
義的に測定可能であるという点にある。
本発明は、高いパルス繰返し周波数方式において、レ
ーダアンテナから送信されかつ移動する目標によって反
射される送信信号がドップラー領域において評価される
ことに基づいている。その際本質的に反射された送信信
号に相当する受信信号からまず、移動する目標に対する
目標スペクトルの群遅延時間が求められかつ引き続いて
群遅延時間から被探索距離が測定される。
ーダアンテナから送信されかつ移動する目標によって反
射される送信信号がドップラー領域において評価される
ことに基づいている。その際本質的に反射された送信信
号に相当する受信信号からまず、移動する目標に対する
目標スペクトルの群遅延時間が求められかつ引き続いて
群遅延時間から被探索距離が測定される。
次に本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
以下の例において、航空機、例えば飛行機において、
英語の文献において“HPRF−Mode"と称される高いパル
ス繰返し周波数で動作するパルス・ドップラー・レーダ
装置が設けられているものと仮定する。航空機に適して
いるこの種のレーダ装置は、“機上レーダ”とも称され
る。HPRFモードは、機上レーダにおいて大抵、探索モー
ドとして使用される。
英語の文献において“HPRF−Mode"と称される高いパル
ス繰返し周波数で動作するパルス・ドップラー・レーダ
装置が設けられているものと仮定する。航空機に適して
いるこの種のレーダ装置は、“機上レーダ”とも称され
る。HPRFモードは、機上レーダにおいて大抵、探索モー
ドとして使用される。
この種の探索モードの送信信号ｓ（ｔ）の実数部Re
｛ｓ（ｔ）｝（縦座標）が、第１図において時間ｔ（横
座標）に依存して示されている。この送信信号ｓ（ｔ）
は、時間長τを有するパルスから成っている。これらパ
ルスは、パルス繰り返し時間Ｔにて周期的に繰返され
る。パルスは、送信周波数f0を有する交流電圧信号を含
んでいる。第１図における点によって、パルスが時間的
に連続して送信されることが示されている。
｛ｓ（ｔ）｝（縦座標）が、第１図において時間ｔ（横
座標）に依存して示されている。この送信信号ｓ（ｔ）
は、時間長τを有するパルスから成っている。これらパ
ルスは、パルス繰り返し時間Ｔにて周期的に繰返され
る。パルスは、送信周波数f0を有する交流電圧信号を含
んでいる。第１図における点によって、パルスが時間的
に連続して送信されることが示されている。
送信信号ｓ（ｔ）は数式で次の通り表すことができ
る： ここでｒτは、送信信号の正規化された振幅である。
る： ここでｒτは、送信信号の正規化された振幅である。
第２図には、（送受信）アンテナを有する、HPRFモー
ドで動作するレーダを搭載している飛行機Ｆと、以下の
説明では点状のものと仮定する移動目標Ｚとが示されて
いる。
ドで動作するレーダを搭載している飛行機Ｆと、以下の
説明では点状のものと仮定する移動目標Ｚとが示されて
いる。
距離ｒにおいて相対速度Vrでアンテナに向かって飛来
するこの種の点状の目標Ｚから、次の反射受信信号s
r（ｔ）が得られる： 上式（２）において、アンテナは有限時間のみ目標Ｚを
備え、かつ受信信号の振幅ａは実際の目標に対して変動
する可能性があることは考慮されていない。式（２）に
おいて、trは信号の遅延時間でありかつfDはドップラー
シフトである。これら２つのパラメータに対して光速を
ｃとして次式が成り立つ： HPRF検索モードにおける信号処理は、次のように行われ
る。受信信号sr（ｔ）はまず、送信周波数f0を用いて復
調されかつそれからパルス繰返し時間Ｔ内で正確に一度
サンプリングされる。サンプリングされた信号ｙ（１）
から引き続いて第３図に示されているようにそれぞれＮ
個の点（Ｎ＝2048）から区間毎に次式に従ってDFT（FF
T）が形成される： その際第１のFFT（“Fast Fourier Transformation"）
に対するスタート点N1は任意である。それから後続のFF
Tのスタート点Nxは、FFT間のパルス休止期間、先行する
FFTの長さ（この場合は常に一定＝Ｎ）および最初のス
タート点N1によって決まる。
するこの種の点状の目標Ｚから、次の反射受信信号s
r（ｔ）が得られる： 上式（２）において、アンテナは有限時間のみ目標Ｚを
備え、かつ受信信号の振幅ａは実際の目標に対して変動
する可能性があることは考慮されていない。式（２）に
おいて、trは信号の遅延時間でありかつfDはドップラー
シフトである。これら２つのパラメータに対して光速を
ｃとして次式が成り立つ： HPRF検索モードにおける信号処理は、次のように行われ
る。受信信号sr（ｔ）はまず、送信周波数f0を用いて復
調されかつそれからパルス繰返し時間Ｔ内で正確に一度
サンプリングされる。サンプリングされた信号ｙ（１）
から引き続いて第３図に示されているようにそれぞれＮ
個の点（Ｎ＝2048）から区間毎に次式に従ってDFT（FF
T）が形成される： その際第１のFFT（“Fast Fourier Transformation"）
に対するスタート点N1は任意である。それから後続のFF
Tのスタート点Nxは、FFT間のパルス休止期間、先行する
FFTの長さ（この場合は常に一定＝Ｎ）および最初のス
タート点N1によって決まる。
第４図の所謂“フェーズ・レンジング（phase rangin
g）”において、送信信号は無限の長さのパルス列から
成るのではなくて、長さNBTのバーストから成ってい
る。送信信号は更に、バースト繰返し時間Txによって特
徴付けられている。このことから、受信信号もバースト
に分割されていることが生じる。この種の受信信号は、
第５図において変動しない目標（変動しない受信信号）
に対して図示されている。その際バーストの遅延時間tr
は、式（3a）によれば目標の距離に直接比例している。
しかし雑音障害が高い場合、パラメータtrを時間信号か
らもはや直接求めることができない。それ故に遅延時間
trはFFTにおける位相経過を用いて見積もられる。その
際FFTの長さＮは、バースト繰返し持続時間Txより小さ
く選択しなければならない。次の条件が成り立つ： NT＋Tp＜Tx （５） ただしNT＝FFTの長さ Tp＝休止時間 Tx＝バースト繰返し時間 であり、ここでTpは、個々のFFT間の休止時間である。
g）”において、送信信号は無限の長さのパルス列から
成るのではなくて、長さNBTのバーストから成ってい
る。送信信号は更に、バースト繰返し時間Txによって特
徴付けられている。このことから、受信信号もバースト
に分割されていることが生じる。この種の受信信号は、
第５図において変動しない目標（変動しない受信信号）
に対して図示されている。その際バーストの遅延時間tr
は、式（3a）によれば目標の距離に直接比例している。
しかし雑音障害が高い場合、パラメータtrを時間信号か
らもはや直接求めることができない。それ故に遅延時間
trはFFTにおける位相経過を用いて見積もられる。その
際FFTの長さＮは、バースト繰返し持続時間Txより小さ
く選択しなければならない。次の条件が成り立つ： NT＋Tp＜Tx （５） ただしNT＝FFTの長さ Tp＝休止時間 Tx＝バースト繰返し時間 であり、ここでTpは、個々のFFT間の休止時間である。
このような“フェース・レンジング”方式において、
送信信号は次式 で表すことができ、ただし ここで＊は畳み込み演算子である。
送信信号は次式 で表すことができ、ただし ここで＊は畳み込み演算子である。
変動しない目標に対して、式（２）と異なって、次式
に従って対応する受信信号sr（ｔ）が生じる： この受信信号は送信周波数f0を用いて復調され、その結
果次式に従って復調された信号ｙ（ｔ）が生じる： それからこの反射されかつ送信信号に関して時間シフ
トされた信号から単に１つのバーストに対して次式に従
ってフーリエ変換された値が形成されるとき： すべての位相経過ΨＸ（ｆ）に、次式に従って周波数ｆ
に比例する遅延時間trが含まれている： ΨＸ（）＝Im｛logYx（）｝ ΨＸ（）＝２πtr＋φｘ （11） 位相の、周波数についての導関数から、次の群遅延時間
tgx（ｆ）が生じ： そこでこれは目標の距離ｒに直接比例している。
に従って対応する受信信号sr（ｔ）が生じる： この受信信号は送信周波数f0を用いて復調され、その結
果次式に従って復調された信号ｙ（ｔ）が生じる： それからこの反射されかつ送信信号に関して時間シフ
トされた信号から単に１つのバーストに対して次式に従
ってフーリエ変換された値が形成されるとき： すべての位相経過ΨＸ（ｆ）に、次式に従って周波数ｆ
に比例する遅延時間trが含まれている： ΨＸ（）＝Im｛logYx（）｝ ΨＸ（）＝２πtr＋φｘ （11） 位相の、周波数についての導関数から、次の群遅延時間
tgx（ｆ）が生じ： そこでこれは目標の距離ｒに直接比例している。
比較的低いSN比（S/N＜30dB）に対して、tgx（ｆ）は
有利には周波数点ｆ＝fDで予測される。
有利には周波数点ｆ＝fDで予測される。
レーダ装置が例えば、次のデータが属するHPRFモード
において動作するとき： パルス繰返し持続時間Ｔ（＝1/パルス繰り返し周波数）
＝5.0μｓ＝1/（200kHz） デューティ・サイクルτ/T:0.1≦τ/T≦0.4 FFT長さN:2048 バースト繰返し時間Tx:11ms＞2048T＋Tpこの種のレーダ
装置によって、高速移動する目標、例えば飛行機の距離
の一義的な測定が、約400kmの最大距離まで可能であ
る。
において動作するとき： パルス繰返し持続時間Ｔ（＝1/パルス繰り返し周波数）
＝5.0μｓ＝1/（200kHz） デューティ・サイクルτ/T:0.1≦τ/T≦0.4 FFT長さN:2048 バースト繰返し時間Tx:11ms＞2048T＋Tpこの種のレーダ
装置によって、高速移動する目標、例えば飛行機の距離
の一義的な測定が、約400kmの最大距離まで可能であ
る。
本発明は、既述の実施例には限定されず、別の実施例
に有利に使用可能である。例えばこの種のレーダ装置
は、地上に存在する定置または移動する監視装置にも使
用することができる。
に有利に使用可能である。例えばこの種のレーダ装置
は、地上に存在する定置または移動する監視装置にも使
用することができる。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95
Claims (6)
- 【請求項１】高いパルス繰返し周波数方式において動作
するレーダ装置における目標の距離および速度の同時測
定方法において、 ドップラー領域における目標通報において、反射され、
従って送信信号に関して時間シフトされたバーストから
その都度フーリエ変換された値を形成し、 前記フーリエ変換された値から個所ｆ＝fDにおけるその
位相経過ΨＸ（ｆ）を求め、 前記位相経過ΨＸ（ｆ）を周波数ｆについて微分しかつ
そこからバーストの周波数点ｆ＝fDにおいて目標スペク
トルの群遅延時間tgx（ｆ）を求め、かつ 前記群遅延時間 【数１】 tgx（ｆ）|f＝fD から、目標（Ｚ）の距離ｒを求める ことを特徴とするレーダ装置における目標の距離および
速度の同時測定方法。 - 【請求項２】送信周波数f0の交流信号成分を有するパル
スを含んでいる送信信号を使用し（コヒーレントなパル
ス・ドップラー・レーダ）、 前似て決めることができる数のパルスを１つのバースト
にまとめかつ バースト繰返し時間を有するバーストを送信する 請求項１記載の方法。 - 【請求項３】送信信号の、目標での反射によって生じる
受信信号において、少なくとも１つのバーストの目標ド
ップラースペクトルの群遅延時間を求めかつ該群遅延時
間から目標（Ｚ）の距離を測定する 請求項１または２記載の方法。 - 【請求項４】復調された信号をパルス繰返し時間Ｔ内に
正確に１回サンプリングして、サンプリング信号を形成
し、かつ 前記サンプリングされた信号を高速フーリエ変換（DFT,
FFT）を用いて処理する 請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項５】高速フーリエ変換（FFT）の長さＮは、バ
ースト繰返し時間Txより短い 請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項６】HPRFモードにおいて動作するレーダ装置
は、飛行機における機上レーダとして使用される 請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4119509.4 | 1991-06-13 | ||
| DE4119509A DE4119509A1 (de) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | Verfahren zur gleichzeitigen bestimmung der entfernung und der geschwindigkeit eines zieles bei einer radaranlage |
| PCT/EP1992/001310 WO1992022826A1 (de) | 1991-06-13 | 1992-06-11 | Verfahren zur gleichzeitigen bestimmung der entfernung und der geschwindigkeit eines zieles bei einer radaranlage |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06503176A JPH06503176A (ja) | 1994-04-07 |
| JP3107824B2 true JP3107824B2 (ja) | 2000-11-13 |
Family
ID=6433864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04511046A Expired - Fee Related JP3107824B2 (ja) | 1991-06-13 | 1992-06-11 | レーダ装置における目標の距離および速度の同時測定方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5294932A (ja) |
| EP (1) | EP0543995B1 (ja) |
| JP (1) | JP3107824B2 (ja) |
| CA (1) | CA2089483C (ja) |
| DE (2) | DE4119509A1 (ja) |
| ES (1) | ES2093398T3 (ja) |
| WO (1) | WO1992022826A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2727763A1 (fr) * | 1994-12-01 | 1996-06-07 | Aerospatiale | Procede et dispositif pour determiner la vitesse d'un mobile au moyen d'un radar ou sonar a compression d'impulsion |
| EP1314997B1 (en) * | 2001-11-24 | 2005-01-12 | EADS Deutschland Gmbh | Method for HPRF-radar measurement |
| DE102004054198B4 (de) * | 2004-11-10 | 2007-01-18 | Eads Deutschland Gmbh | Verfahren zur Detektion und Entfernungsbestimmung von Zielen mittels einer HPRF-Radaranlage |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2462716A1 (fr) * | 1979-07-31 | 1981-02-13 | Thomson Csf Mat Tel | Radar doppler coherent a impulsions a agilites de frequence |
| FR2468920A1 (fr) * | 1979-10-26 | 1981-05-08 | Thomson Csf | Radar aeroporte a modulation de frequence et son application a un autodirecteur de missile |
| DE3540717A1 (de) * | 1985-11-16 | 1987-05-21 | Licentia Gmbh | Verfahren zur entfernungsmessung bei einem pulsradar hoher pulsfolgefrequenz |
| DE3811283A1 (de) * | 1988-04-02 | 1989-10-12 | Licentia Gmbh | Pulsdopplerradar |
| US4920347A (en) * | 1988-05-07 | 1990-04-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Pulse doppler radar system |
-
1991
- 1991-06-13 DE DE4119509A patent/DE4119509A1/de not_active Withdrawn
-
1992
- 1992-06-11 WO PCT/EP1992/001310 patent/WO1992022826A1/de active IP Right Grant
- 1992-06-11 DE DE59207285T patent/DE59207285D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-06-11 CA CA002089483A patent/CA2089483C/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-06-11 EP EP93900003A patent/EP0543995B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-06-11 JP JP04511046A patent/JP3107824B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1992-06-11 US US07/971,780 patent/US5294932A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-06-11 ES ES93900003T patent/ES2093398T3/es not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| CA2089483A1 (en) | 1992-12-14 |
| JPH06503176A (ja) | 1994-04-07 |
| WO1992022826A1 (de) | 1992-12-23 |
| DE59207285D1 (de) | 1996-11-07 |
| CA2089483C (en) | 2002-01-29 |
| EP0543995A1 (de) | 1993-06-02 |
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| US5294932A (en) | 1994-03-15 |
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