JP3395683B2 - Radar signal processor - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は目標物の形状を画
像データとして取得できるレーダ信号処理器に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radar signal processor capable of acquiring the shape of a target as image data.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図１５は従来のレーダ信号処理器を構成
品の一部として組み込まれたレーダ装置を示すもので、
図において１は一定のパルス繰り返し周期で周波数変調
を施した送信パルス信号を発生する送信機、２は送受信
回路を切り換える送受切換器、３は送信パルス信号を目
標物に指向させて放射すると共に目標物から反射信号を
受信する送受信アンテナ、４は送信機１から出力された
基準信号を参照して、送受切換器２を経由し入力した受
信信号を増幅及び位相検波してビデオ信号を得る受信
機、５は従来のレーダ信号処理器であり、６はレーダ信
号処理器５から出力される画像データを表示する表示器
である。また、レーダ信号処理器５において、７は送信
機１で周波数変調を施した位相情報を用いて上記ビデオ
信号をパルス圧縮するレンジ圧縮器、８はビデオ信号を
パルスヒット方向×レンジ方向の二次元に格納する二次
元メモリ、９は目標物の速度データを推定する距離追尾
処理器、１０は目標物の速度データを推定するために目
標物の距離をパルスヒット毎に算出する距離算出器、１
１は目標物の距離の変化を平滑化するスムージング処理
を行い、目標物の速度を推定するＲＭＧ用速度算出器、
１２は目標物の運動に伴って移動する距離変化を補正す
るレンジマイグレーション補正処理器、１３は目標物の
速度データを推定するドップラ追尾処理器、１４は目標
物の運動に伴って生じるドップラ周波数のオフセット成
分及び一次成分を補償する位相補償処理器、１５は目標
物をクロスレンジ方向に圧縮するクロスレンジ圧縮器で
ある。2. Description of the Related Art FIG. 15 shows a radar apparatus in which a conventional radar signal processor is incorporated as a part of components.
In the figure, 1 is a transmitter that generates a transmission pulse signal that is frequency-modulated at a fixed pulse repetition period, 2 is a transmission / reception switch that switches a transmission / reception circuit, and 3 is a target that emits the transmission pulse signal and radiates the target. A transmitter / receiver antenna 4 for receiving a reflected signal from an object refers to a reference signal output from the transmitter 1, and a receiver for amplifying and phase-detecting a received signal input via the duplexer 2 to obtain a video signal. Reference numeral 5 is a conventional radar signal processor, and 6 is a display for displaying image data output from the radar signal processor 5. Further, in the radar signal processor 5, 7 is a range compressor for pulse-compressing the video signal using the phase information frequency-modulated by the transmitter 1, and 8 is a two-dimensional pattern of the video signal in the pulse hit direction × range direction. 2 is a two-dimensional memory stored in the device, 9 is a distance tracking processor that estimates the speed data of the target, and 10 is a distance calculator that calculates the distance of the target for each pulse hit in order to estimate the speed data of the target.
Reference numeral 1 is a speed calculator for RMG that performs smoothing processing for smoothing changes in the distance of the target object and estimates the speed of the target object.
Reference numeral 12 is a range migration correction processor that corrects a change in distance moved with the movement of the target object, 13 is a Doppler tracking processor that estimates velocity data of the target object, and 14 is a Doppler frequency generated with the movement of the target object. A phase compensation processor for compensating the offset component and the first-order component, and a cross range compressor 15 for compressing the target in the cross range direction.
【０００３】次に動作について説明する。送信機１は、
一定のパルス繰り返し周期で周波数変調を施した送信パ
ルス信号を発生させ、送受切換器２を経由して空中線３
に出力する。また、送信機１は、受信機４で行われる位
相検波、タイミング調整に用いられる基準信号を受信機
４に出力する。送受信アンテナ３は入力した送信パルス
信号を目標物に放射し、再び反射信号として入力する。
受信器４は、この反射信号を送受切換器２を経由して入
力し、送信機１から出力された基準信号を用いて、増幅
及び位相検波し、ビデオ信号に変換してレーダ信号処理
器５へ出力する。Next, the operation will be described. Transmitter 1
A transmission pulse signal that is frequency-modulated at a constant pulse repetition period is generated, and the antenna 3 is passed through the duplexer 2.
Output to. Further, the transmitter 1 outputs to the receiver 4 a reference signal used for phase detection and timing adjustment performed by the receiver 4. The transmission / reception antenna 3 radiates the input transmission pulse signal to the target and inputs it again as a reflection signal.
The receiver 4 receives this reflected signal via the transmission / reception switch 2, amplifies and phase-detects it using the reference signal output from the transmitter 1, converts it into a video signal, and converts it into a radar signal processor 5 Output to.
【０００４】レーダ信号処理器５では上記ビデオ信号を
入力し、逆合成開口レーダの原理に基づいて画像データ
を得ることができる。ここで逆合成開口レーダの基本原
理を説明する。画像データは目標物のレンジ方向とクロ
スレンジ方向の二次元画像で表され、パルス圧縮技術を
用いて目標物をレンジ方向に圧縮し、目標物の運動によ
り発生するドップラ信号の違いに着目してクロスレンジ
方向に圧縮している。しかしながら、この逆合成開口レ
ーダでは目標物の運動を利用しているため、ビデオ信号
は異なったレンジビンに移動してしまう誤差要因を補正
する必要がある。さらに、発生するドップラ周波数には
画像の劣化の原因となる周波数のオフセット成分及び一
次成分を除去する必要がある。そこで、良好な目標物の
画像を得るために、これら誤差要因に対し、距離追尾処
理器９及びレンジマイグレーション補正処理器１２でレ
ンジビンの移動の補正を行っており、また、ドップラ追
尾処理器１３及び位相補償処理器１４で周波数のオフセ
ット成分及び一次成分を除去している。以下、信号処理
器で施されるこれらの補正処理を重点的に説明する。The radar signal processor 5 can input the above video signal and obtain image data based on the principle of the inverse synthetic aperture radar. Here, the basic principle of the inverse synthetic aperture radar will be described. The image data is represented by a two-dimensional image of the target in the range direction and the cross range direction, and the target is compressed in the range direction using the pulse compression technique, paying attention to the difference in the Doppler signal generated by the motion of the target. Compressed in the cross range direction. However, since the inverse synthetic aperture radar utilizes the movement of the target object, it is necessary to correct the error factor that the video signal moves to different range bins. Further, it is necessary to remove the frequency offset component and the first-order component that cause image deterioration in the generated Doppler frequency. Therefore, in order to obtain a good target image, the range tracking processor 9 and the range migration correction processor 12 correct the range bin movement with respect to these error factors, and the Doppler tracking processor 13 and The phase compensation processor 14 removes the frequency offset component and the primary component. Hereinafter, these correction processes performed by the signal processor will be mainly described.
【０００５】励振受信機４から出力されるビデオ信号
は、レンジ圧縮器７に入力され、送信機１で周波数変調
を施した位相情報を参照して、レーダ信号処理の分野で
一般的に用いられるマッチドフィルタ方式等によりパル
ス圧縮される。次に、このパルス圧縮されたビデオ信号
は、一旦パルスヒット方向×レンジ方向の二次元メモリ
８に格納され、レンジ圧縮器７で高分解能化されたこと
により、複数のレンジビンに広がってしまう。ここで、
このビデオ信号は、図１２（ａ）に示すように目標物の
運動により異なったレンジビンに移動してしまい、同じ
レンジビンに存在するよう補正する必要が生じる（図１
３（ｂ）参照）。そのため、レンジマイグレーション補
正器１２では、距離追尾処理器９で検出された速度デー
タの情報を基に各パルス毎の目標距離の変化（以下レン
ジマイグレーション補正量と称す）を算出し、レンジビ
ンを移動させている。The video signal output from the excitation receiver 4 is input to the range compressor 7 and is generally used in the field of radar signal processing with reference to the phase information frequency-modulated by the transmitter 1. Pulse compression is performed by the matched filter method or the like. Next, the pulse-compressed video signal is once stored in the two-dimensional memory 8 in the pulse hit direction × range direction, and the resolution is increased by the range compressor 7, so that the video signal spreads to a plurality of range bins. here,
As shown in FIG. 12A, this video signal moves to different range bins due to the movement of the target object, and it is necessary to correct it so that it exists in the same range bin (FIG. 1).
3 (b)). Therefore, the range migration corrector 12 calculates the change in the target distance for each pulse (hereinafter referred to as the range migration correction amount) based on the information of the velocity data detected by the distance tracking processor 9, and moves the range bin. ing.
【０００６】距離追尾処理器９では、レンジマイグレー
ション補正処理器１２へ出力するための速度データを次
のように推定している。まず、距離算出器１０では、複
数のレンジビンに広がったビデオ信号から最も反射電力
の大きいレンジビンを検出し、その距離を算出する（図
２参照）。この処理をパルスヒット毎に行うことにより
目標物の距離変化を取得し、ＲＭＧ用速度算出器１１へ
出力する。この距離情報は図２に示すように複数の反射
点の散乱により安定な変化はしていない。そのため、Ｒ
ＭＧ用速度算出器１１では、最小二乗法、カルマンフィ
ルタ等の処理を用いて平滑化することにより速度を推定
している。The distance tracking processor 9 estimates velocity data to be output to the range migration correction processor 12 as follows. First, the distance calculator 10 detects the range bin having the largest reflected power from the video signal spread over a plurality of range bins, and calculates the distance (see FIG. 2). By performing this processing for each pulse hit, the distance change of the target is acquired and output to the RMG speed calculator 11. As shown in FIG. 2, this distance information does not change stably due to scattering of a plurality of reflection points. Therefore, R
The MG speed calculator 11 estimates the speed by smoothing using a process such as a least squares method or a Kalman filter.
【０００７】次に、画像データの性能の劣化の要因とな
るドップラ周波数のオフセット成分及び一次成分の除去
方法を図３を用いて以下に説明する。まず、ドップラ追
尾処理器１３では、レンジマイグレーション補正処理器
１２より出力されるビデオ信号から振幅最大点検出器１
０で得られた反射電力の最大点であるレンジビンのビデ
オ信号を切り出す（図３（ａ）参照）。そして、このビ
デオ信号をある時間間隔でフーリエ変換し、ドップラ周
波数を算出する（図３（ｂ）参照）。この処理を時間方
向にずらしながら行うことにより、目標物のドップラヒ
ストリを算出し、目標物の各パルスヒット毎の速度デー
タを推定する。Next, a method of removing the offset component and the primary component of the Doppler frequency, which causes the deterioration of the performance of the image data, will be described below with reference to FIG. First, the Doppler tracking processor 13 detects the maximum amplitude point detector 1 from the video signal output from the range migration correction processor 12.
The range bin video signal, which is the maximum point of the reflected power obtained at 0, is cut out (see FIG. 3A). Then, this video signal is Fourier transformed at a certain time interval to calculate the Doppler frequency (see FIG. 3B). By performing this processing while shifting in the time direction, the Doppler history of the target object is calculated, and the velocity data for each pulse hit of the target object is estimated.
【０００８】次に、位相補償処理器１４では、上記速度
データを用いて各パルスヒット毎の位相補償量を算出
し、レンジマイグレーション補正処理器１２から出力さ
れるビデオ信号と複素乗算することにより位相補償処理
を行う。そして、クロスレンジ圧縮器１５では、このビ
デオ信号を入力し、パルスヒット方向に周波数分析する
ことによってクロスレンジ方向に圧縮する。逆合成開口
レーダの原理からこのクロスレンジ圧縮の分解能は数１
で表すことができる。但し、Δｒはクロスレンジ分解
能、θはデータ収集時間いわゆる合成開口時間における
目標の総回転角、λは送信周波数である。Next, the phase compensation processor 14 calculates the phase compensation amount for each pulse hit using the speed data, and performs the complex multiplication with the video signal output from the range migration correction processor 12 to obtain the phase. Perform compensation processing. Then, the cross-range compressor 15 receives the video signal and analyzes the frequency in the pulse hit direction to compress it in the cross-range direction. Due to the principle of the Inverse Synthetic Aperture Radar, the resolution of this cross-range compression is
Can be expressed as Here, Δr is the cross-range resolution, θ is the target total rotation angle during the data acquisition time, so-called synthetic aperture time, and λ is the transmission frequency.
【０００９】[0009]
【数１】 [Equation 1]
【００１０】数１よりクロスレンジ分解能は合成開口時
間内における目標の総回転角に比例することになり、あ
る合成開口時間内で目標の回転角が大きいとクロスレン
ジ分解能が高くなり、回転角が小さいとクロスレンジ分
解能が劣化する。また、所望とするクロスレンジ分解能
に必要な回転角だけ目標が回転する時、回転速度が速い
と合成開口時間は少なくて済むが、回転速度が遅いと合
成開口時間を長くする必要がある。例えば、λ＝０．０
３ｃｍ、目標の回転速度＝０．０１５ｒａｄ／ｓの時、
１ｍのクロスレンジ分解能を得たい時は合成開口時間は
１秒で充分であるが、目標の回転速度＝０．００１ｒａ
ｄ／ｓの時は、合成開口時間が１５秒必要となる。From the equation (1), the cross-range resolution is proportional to the total rotation angle of the target within the synthetic aperture time. If the target rotation angle is large within a certain synthetic aperture time, the cross-range resolution becomes high and the rotation angle becomes If it is too small, the cross range resolution will deteriorate. Further, when the target rotates by the rotation angle required for the desired cross range resolution, the synthetic aperture time is short if the rotation speed is high, but the synthetic aperture time needs to be long if the rotation speed is low. For example, λ = 0.0
3 cm, target rotation speed = 0.015 rad / s,
A synthetic aperture time of 1 second is sufficient to obtain a cross range resolution of 1 m, but the target rotation speed is 0.001 ra.
When d / s, the synthetic opening time is 15 seconds.
【００１１】以上のように、従来のレーダ信号処理器
は、目標物をレンジ圧縮器７でレンジ方向に圧縮し、ク
ロスレンジ圧縮器１５でクロスレンジ方向に圧縮するこ
とによって二次元の画像データが得ることができる。ま
た、画像の劣化の原因となるレンジビンのずれは距離追
尾処理器９及びレンジマイグレーション補正処理器１２
で補正し、また、ドップラ周波数のオフセット成分及び
一次成分はドップラ追尾処理器１３及び移動補償処理器
１４で除去することにより、良好な画像データを得るこ
とができる。As described above, in the conventional radar signal processor, the target object is compressed in the range direction by the range compressor 7 and in the cross range direction by the cross range compressor 15 to obtain two-dimensional image data. Obtainable. In addition, the range binning processor 9 and the range migration correction processor 12 can detect a range bin shift that causes image deterioration.
By correcting the offset component and the primary component of the Doppler frequency by the Doppler tracking processor 13 and the movement compensation processor 14, it is possible to obtain good image data.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のレ
ーダ信号処理器では、目標の運動により生じたドップラ
周波数に着目してクロスレンジ圧縮を行っているが、逆
合成開口レーダの原理上、目標の速度が遅い場合、合成
開口時間を長くとらないと十分なクロスレンジ分解能を
得られないという課題があった。In the conventional radar signal processor as described above, the cross-range compression is performed by paying attention to the Doppler frequency generated by the target motion, but in principle of the inverse synthetic aperture radar, When the target speed is slow, there is a problem that sufficient cross-range resolution cannot be obtained unless the synthetic aperture time is long.
【００１３】第１の発明によるレーダ信号処理器は、か
かる課題を解決するためになされたもので、目標の回転
運動を解析するために、目標のドップラヒストリからド
ップラ周波数を算出することにより目標の回転速度を検
出し、最適な合成開口時間を算出するレーダ信号処理器
を得ることを目的とする。The radar signal processor according to the first aspect of the present invention has been made to solve the above problems, and in order to analyze the rotational motion of the target, the radar signal processor calculates the Doppler frequency from the Doppler history of the target. An object of the present invention is to obtain a radar signal processor that detects the rotational speed and calculates the optimum synthetic aperture time.
【００１４】また、第２の発明によるレーダ信号処理器
は、複雑に変化する目標の運動に対応するためにドップ
ラヒストリを統計処理し、最適な合成開口時間を算出す
るレーダ信号処理器を得ることを目的とする。Further, the radar signal processor according to the second aspect of the present invention obtains a radar signal processor for statistically processing the Doppler history in order to cope with a target motion that changes in a complicated manner and calculating an optimum synthetic aperture time. With the goal.
【００１５】また、第３の発明によるレーダ信号処理器
は、上記目的に加えて、目標物のドップラヒストリを推
定する際、最適なレンジビンの信号を切り出すことによ
りドップラ追尾精度を向上するレーダ信号処理器を得る
ことを目的とする。Further, in addition to the above object, the radar signal processor according to the third invention is a radar signal processing for improving the Doppler tracking accuracy by cutting out an optimum range bin signal when estimating the Doppler history of the target object. The purpose is to obtain a vessel.
【００１６】また、第４の発明によるレーダ信号処理器
は、上記目的に加えて、ドップラヒストリから目標物の
速度を算出する位相補償用速度算出器の代わりに、基準
点検出器で切り出したビデオ信号の位相を求め、この位
相から目標物の速度データを推定するレーダ信号処理器
を得ることを目的とする。In addition to the above object, the radar signal processor according to the fourth aspect of the invention is a video clipped by a reference point detector instead of the phase compensating velocity calculator that calculates the velocity of the target from the Doppler history. It is an object of the present invention to obtain a radar signal processor that obtains the phase of a signal and estimates velocity data of a target from this phase.
【００１７】また、第５の発明によるレーダ信号処理器
は、上記目的に加えて、レンジマイグレーション補正処
理器に入力される速度データに、距離追尾処理で推定し
た速度データの代わりにドップラ追尾処理で推定した速
度データを用いることにより結像性能が向上するレーダ
信号処理器を得ることを目的とする。Further, in addition to the above object, the radar signal processor according to the fifth aspect of the present invention uses the Doppler tracking process instead of the velocity data estimated by the distance tracking process in the velocity data input to the range migration correction processor. An object of the present invention is to obtain a radar signal processor whose imaging performance is improved by using the estimated velocity data.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】第１の発明によるレーダ
信号処理器は、ドップラヒストリ検出器から出力される
ドップラヒストリの平均値を求め、各時刻のドップラ周
波数との差を算出し、その差の最大値を求めるためのド
ップラ周波数算出器を取り付けたものである。A radar signal processor according to a first aspect of the present invention obtains an average value of Doppler history output from a Doppler history detector, calculates a difference from a Doppler frequency at each time, and calculates the difference. It is equipped with a Doppler frequency calculator for obtaining the maximum value of.
【００１９】また、第２の発明によるレーダ信号処理器
は、上記のものにおいて複雑に変化する目標に対応する
ためにドップラ周波数の標準偏差を算出することによっ
て統計的にドップラヒストリを取り扱う標準偏差演算器
を取り付けたものである。The radar signal processor according to the second aspect of the present invention statistically handles the Doppler history by calculating the standard deviation of the Doppler frequency in order to deal with the complexly changing target in the above. It is equipped with a vessel.
【００２０】また、第３の発明によるレーダ装置は、上
記のものにおいてレンジマイグレーション補正処理後の
信号を全レンジビンについてパルスヒット方向に加算
し、その最大値となったレンジビンの信号を切り出す基
準点検出器を取り付けたものである。The radar device according to the third aspect of the present invention is a radar device according to the third aspect, wherein the signals after range migration correction processing are added in the pulse hit direction for all range bins, and the signal of the range bin having the maximum value is cut out. It is equipped with a vessel.
【００２１】また、第４の発明によるレーダ装置は、上
記のものにおいてドップラヒストリから位相補償用速度
データを算出する代わりに、基準点検出器で切り出した
ビデオ信号から位相を算出し、その位相から位相補償用
速度データを算出する孤立点位相算出器を取り付けたも
のである。Further, the radar apparatus according to the fourth invention calculates the phase from the video signal cut out by the reference point detector instead of calculating the phase compensation velocity data from the Doppler history in the above-mentioned one, and from the phase An isolated point phase calculator for calculating velocity data for phase compensation is attached.
【００２２】また、第５の発明によるレーダ装置は、上
記のものにおいてドップラ追尾処理器で推定された速度
データを用いて、目標物の運動に伴う距離変化を除去す
るためのレンジマイグレーション補正量を各パルス毎に
算出すると共に、距離変化を各パルス毎に補正する第２
のレンジマイグレーション補正処理器を取り付けたもの
である。The radar apparatus according to the fifth aspect of the present invention uses the velocity data estimated by the Doppler tracking processor in the above-mentioned apparatus to determine the range migration correction amount for eliminating the distance change associated with the movement of the target object. Second calculation for each pulse and correction of distance change for each pulse
The range migration correction processor is attached.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１を示す構成図である。なお、従来技術と同
一の構成要素については、同一番号を付して、その説明
を省略する。図において、１６はレンジマイグレーショ
ン補正器１２から出力されたビデオ信号を時間をずらし
ながらＦＦＴを行う区分ＦＦＴ算出器、１７は区分ＦＦ
Ｔ算出器１６から出力されるスペクトルから振幅最大点
となる基準点を検出し、ドップラヒストリを算出するド
ップラヒストリ検出器、１８はそのドップラヒストリか
ら位相補償用速度を推定する位相補償用速度算出器、１
９は後述のドップラ周波数算出器２０で構成される運動
解析処理器、２０はそのドップラヒストリから平均値を
求め、その値と各時刻のドップラ周波数との差の最大を
求めるドップラ周波数算出器、２１は運動解析処理器１
９から出力されるドップラ周波数に基づき目標の運動に
最適な合成開口時間を算出する合成開口時間算出器であ
る。以下、ドップラ追尾処理器１３、運動解析処理器１
９及び合成開口時間２１について説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiment 1. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention. The same components as those of the conventional technique are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In the figure, 16 is a segmented FFT calculator that performs FFT while shifting the video signal output from the range migration corrector 12, and 17 is a segmented FF.
A Doppler history detector that detects a reference point that is the maximum amplitude point from the spectrum output from the T calculator 16 and calculates the Doppler history, and 18 is a phase compensation speed calculator that estimates the phase compensation speed from the Doppler history. 1
Reference numeral 9 is a motion analysis processor composed of a Doppler frequency calculator 20 which will be described later, 20 is a Doppler frequency calculator that obtains an average value from the Doppler history and finds the maximum difference between that value and the Doppler frequency at each time, 21 Is a motion analysis processor 1
9 is a synthetic aperture time calculator that calculates the optimal synthetic aperture time for the target motion based on the Doppler frequency output from 9. Hereinafter, the Doppler tracking processor 13 and the motion analysis processor 1
9 and synthetic aperture time 21 will be described.
【００２４】最初にドップラ追尾処理器１３について説
明する。ドップラ追尾処理器１３は区分ＦＦＴ算出器１
６、ドップラヒストリ検出器１７及び位相補償用速度算
出器１８から構成されている。区分ＦＦＴ算出器１６は
レンジマイグレーション補正処理器１２からビデオ信号
を入力するが、このビデオ信号は距離算出器１０で振幅
最大値として検出されたレンジビンを切り出したもので
ある。図３は区分ＦＦＴの処理概念図であり、図より切
り出されたビデオ信号を時間をずらしながらＦＦＴする
ことにより、時刻変化したスペクトルを算出する。これ
らのスペクトルデータをドップラヒストリ検出器１７に
出力する。ドップラ検出器１７はこのスペクトルデータ
を入力後、各時刻の振幅最大を検出しそのドップラ周波
数を抽出することによりドップラヒストリを検出する。
位相補償用速度算出器１８はこのドップラヒストリより
数２に従って速度を算出する。この速度を位相補償処理
器１８に出力する。First, the Doppler tracking processor 13 will be described. The Doppler tracking processor 13 is the segmented FFT calculator 1
6, a Doppler history detector 17 and a phase compensation speed calculator 18. The segment FFT calculator 16 inputs the video signal from the range migration correction processor 12, and this video signal is obtained by cutting out the range bin detected as the maximum amplitude value by the distance calculator 10. FIG. 3 is a conceptual diagram of the processing of the segmented FFT, in which the time-varying spectrum is calculated by performing FFT on the video signal cut out from the figure while shifting the time. These spectral data are output to the Doppler history detector 17. After inputting this spectrum data, the Doppler detector 17 detects the Doppler history by detecting the maximum amplitude at each time and extracting the Doppler frequency.
The phase compensating speed calculator 18 calculates the speed according to the equation 2 from this Doppler history. This speed is output to the phase compensation processor 18.
【００２５】[0025]
【数２】 [Equation 2]
【００２６】次に運動解析処理器１９について説明す
る。運動解析処理器１９はドップラ周波数算出器２０で
構成されており、ドップラヒストリ検出器１７から出力
されるドップラヒストリに基づいて、目標物の運動を解
析する。目標物の運動は図４に示すとおり、並進成分の
運動と回転成分の運動に分けられる。並進成分の運動は
目標物の加速度運動であるため、速度は一次的に変化し
ている。もし、レーダが飛行機等移動しているプラット
フォームに搭載されている場合であると、レーダは目標
物の速度を相対速度として捕らえるためその速度が並進
成分の速度に加わる。いずれにせよ、並進成分の速度に
より発生するドップラ周波数は、速度に比例するため、
図５（ａ）に示すような変化になる。また、回転成分の
運動は主に目標物のピッチ運動とロール運動によって支
配されており、正弦波運動になる。そのため、回転成分
のドップラ周波数は図５（ｂ）に示すような変化とな
る。これらの運動を合成したドップラ周波数は図５
（ｃ）に示すとおり、正弦波運動に長い周期のドリフト
成分が加わったようになる。Next, the motion analysis processor 19 will be described. The motion analysis processor 19 is composed of a Doppler frequency calculator 20, and analyzes the motion of the target object based on the Doppler history output from the Doppler history detector 17. As shown in FIG. 4, the motion of the target object is divided into a translational component motion and a rotational component motion. Since the motion of the translational component is the acceleration motion of the target object, the velocity changes temporarily. If the radar is mounted on a moving platform such as an airplane, the radar captures the velocity of the target as a relative velocity, and the velocity is added to the velocity of the translational component. In any case, the Doppler frequency generated by the velocity of the translational component is proportional to the velocity,
The change is as shown in FIG. Further, the motion of the rotation component is mainly dominated by the pitch motion and the roll motion of the target, and becomes a sine wave motion. Therefore, the Doppler frequency of the rotation component changes as shown in FIG. The Doppler frequency that combines these movements is shown in Fig. 5.
As shown in (c), it seems that a drift component having a long period is added to the sine wave motion.
【００２７】そこで、ドップラ周波数算出器２０ではド
ップラヒストリ検出器１７から出力されるドップラヒス
トリから目標の運動を解析する。まず、並進成分の運動
を抽出するためドリフト成分の変化を算出するが、処理
を簡略化するために加速度成分は０とみなして、ドップ
ラ周波数の平均値をとる。そして、各時刻のドップラ周
波数とその平均値との差を算出することにより、正弦波
状に変化するドップラヒストリ（広がりの最大値）の振
幅値を求めることができる（図６（ａ）参照）。もし、
正弦波運動していなければ、ドップラヒストリは図６
（ｂ）のような変化になっており、平均値と各時刻の周
波数との差を算出し、図６（ｂ）に示す差の最大値を求
める。これらのドップラ周波数の差の最大値を合成開口
時間算出器２１に出力する。Therefore, the Doppler frequency calculator 20 analyzes the target motion from the Doppler history output from the Doppler history detector 17. First, the change of the drift component is calculated in order to extract the motion of the translational component, but the acceleration component is regarded as 0 and the average value of the Doppler frequency is taken to simplify the process. Then, by calculating the difference between the Doppler frequency at each time and its average value, the amplitude value of the Doppler history (maximum spread value) that changes in a sine wave can be obtained (see FIG. 6A). if,
If there is no sinusoidal motion, the Doppler history is shown in Figure 6.
The change is as shown in (b), the difference between the average value and the frequency at each time is calculated, and the maximum value of the difference shown in FIG. 6 (b) is obtained. The maximum value of the difference between these Doppler frequencies is output to the synthetic aperture time calculator 21.
【００２８】次に合成開口時間算出器２１について説明
する。逆合成開口レーダでは、目標物の運動によって発
生するドップラ周波数に着目して高分解能化をはかるた
め、クロスレンジ分解能を向上させるにはドップラ周波
数の変化に最適な合成開口時間を設定する必要がある。
周波数ビン幅は、合成開口時間を用いると数３のように
示される。ただし、Δｆは周波数ビン幅、Ｔは合成開口
時間である。Next, the synthetic aperture time calculator 21 will be described. In the inverse synthetic aperture radar, the Doppler frequency generated by the movement of the target is focused on for higher resolution, so it is necessary to set the optimal synthetic aperture time for the change of the Doppler frequency in order to improve the cross range resolution. .
The frequency bin width is expressed as in Equation 3 using the synthetic aperture time. However, Δf is the frequency bin width, and T is the synthetic aperture time.
【００２９】[0029]
【数３】 [Equation 3]
【００３０】一方、ドップラ周波数の広がりがΔＦの
時、画像にした場合の目標物の画素数をＮケにしたいの
であれば、周波数ビン幅は数４のように示され、数３及
び数４から合成開口時間は数５のように示される。On the other hand, when the spread of the Doppler frequency is ΔF, if it is desired to set the number of pixels of the target object in the image to N, the frequency bin width is expressed as in the following expression 4, and the expression 3 and the expression 4 are given. Therefore, the synthetic aperture time is shown as in Equation 5.
【００３１】[0031]
【数４】 [Equation 4]
【００３２】[0032]
【数５】 [Equation 5]
【００３３】以上合成開口時間算出器２１では数５に従
って、ドップラ周波数算出器２０から出力されたドップ
ラ周波数の広がりと目標物の所望の画素数から合成開口
時間を算出し、これを二次元メモリ８に出力し、その時
間に対応したビデオ信号を切り出して、逆合成開口レー
ダの処理を行えは、所望としている画素数の良好な目標
物の画像が得られることができる。以上の処理の概念図
を図７に示す。また例として、目標物が回転運動をして
おり、ドップラの広がりが１０Ｈｚの場合、所望の画素
数を２０画素必要であれば、２秒の合成開口時間が最適
であり、また、目標物が回転運動せずに並進運動のみ
で、ドップラの広がりが１Ｈｚの場合、合成開口時間は
２０秒必要となる。The synthetic aperture time calculator 21 calculates the synthetic aperture time from the spread of the Doppler frequency output from the Doppler frequency calculator 20 and the desired number of pixels of the target according to the equation 5, and the calculated synthetic aperture time is stored in the two-dimensional memory 8 Output, the video signal corresponding to the time is cut out, and the inverse synthetic aperture radar processing can be performed, so that an image of the target object with a desired number of pixels can be obtained. FIG. 7 shows a conceptual diagram of the above processing. Further, as an example, when the target object is rotating and the Doppler spread is 10 Hz, if the desired number of pixels is 20 pixels, the synthetic aperture time of 2 seconds is optimal, and the target object is If the Doppler spread is 1 Hz with only the translational motion without the rotational motion, the synthetic aperture time is required to be 20 seconds.
【００３４】実施の形態２．図８はこの発明の実施の形
態２を示す構成図である。なお、従来技術と同一の構成
要素については、同一番号を付して、その説明を省略す
る。図において、２２はドップラヒストリを統計的に処
理してドップラ周波数の広がりを算出する標準偏差演算
器である。Embodiment 2. FIG. 8 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention. The same components as those of the conventional technique are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In the figure, 22 is a standard deviation calculator for statistically processing the Doppler history to calculate the spread of the Doppler frequency.
【００３５】次に動作について説明する。実施の形態１
では目標物の運動は並進運動と回転運動の合成されたも
のであり、並進運動は目標物を質点とみなした加速度運
動、あるいはレーダが移動体に搭載された場合では、そ
の移動体の加速度運動を加えた運動と想定したものであ
った。しかしながら、海面上の目標物は海面の状態が非
常に劣悪な場合、波を乗り越えながら進むので、加速度
が正弦波状に変化するような運動をする。そのため、ド
ップラ周波数の平均値との差を求め、最大値を算出する
だけでは誤差が大きくなる（図９（ａ）参照）。そのた
め、標準偏差演算器２２では、ドップラ周波数算出器２
０で求めたドップラ周波数の平均値との差を時刻毎に出
力してもらい、標準偏差を求めることによって、ドップ
ラ周波数の変化を統計的に処理する（図９（ｂ）参
照）。そして、そのドップラ周波数を合成開口時間算出
器２１へ出力する。Next, the operation will be described. Embodiment 1
Then, the motion of the target is a combination of translational motion and rotational motion. The translational motion is the acceleration motion that regards the target object as a mass point, or the acceleration motion of the mobile body when the radar is mounted on the mobile body. It was supposed to be an exercise that added. However, when the state of the sea surface is very poor, the target on the sea surface moves while overcoming the waves, and thus makes a motion in which the acceleration changes in a sine wave shape. Therefore, the error becomes large only by obtaining the difference from the average value of the Doppler frequency and calculating the maximum value (see FIG. 9A). Therefore, in the standard deviation calculator 22, the Doppler frequency calculator 2
The difference from the average value of the Doppler frequency obtained by 0 is output at each time, and the standard deviation is obtained to statistically process the change in the Doppler frequency (see FIG. 9B). Then, the Doppler frequency is output to the synthetic aperture time calculator 21.
【００３６】実施の形態３．図１０はこの発明の実施の
形態３を示す構成図である。なお、従来技術と同一の構
成要素については、同一番号を付して、その説明を省略
する。図において、２７はドップラ追尾処理器１３で目
標物のドップラヒストリを推定する際、処理に用いるデ
ータを最適に切り出す基準点検出器である。Embodiment 3. FIG. 10 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention. The same components as those of the conventional technique are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In the figure, reference numeral 27 is a reference point detector that optimally cuts out data used for processing when the Doppler tracking processor 13 estimates the Doppler history of the target.
【００３７】次に動作について説明する。ドップラ追尾
処理器１３で目標のドップラヒストリを推定する際、図
２に示す複数の孤立反射点のうちのいずれかの点におけ
るレンジマイグレーション後のビデオデータを切り出し
て処理を行う。従来では、距離算出器１０において検出
された孤立点のうち、最初のパルスヒットで検出された
振幅最大の孤立点に着目し、その孤立点のレンジマイグ
レーション後のビデオデータを切り出してドップラ追尾
処理を行っていた（図１１におけるＤ）。その場合、そ
の孤立点が図１１に示すように初めのパルスヒット分だ
け安定し、それ以後振幅値が低ければ、精度のよいドッ
プラ追尾を行うことができない。そのため、基準点検出
器１９では図１２に示すように全レンジビンについてレ
ンジマイグレーション補正処理後のビデオ信号をパルス
ヒット方向に振幅加算し、その中で振幅値が最大の孤立
反射点を検出し、そのビデオ信号を切り出し、ドップラ
追尾処理器１３に出力する。以上の処理を行うことによ
り、複数の孤立反射点の中で振幅最大値の孤立反射点を
選ぶことにより、最も安定した孤立反射点によるドップ
ラ追尾処理を行うことができる。Next, the operation will be described. When the target Doppler tracking processor 13 estimates the target Doppler history, the video data after range migration at any one of the plurality of isolated reflection points shown in FIG. 2 is cut out and processed. Conventionally, among the isolated points detected by the distance calculator 10, focusing on the isolated point having the maximum amplitude detected by the first pulse hit, the video data after range migration of the isolated point is cut out and the Doppler tracking processing is performed. (D in FIG. 11). In that case, if the isolated point is stable for the first pulse hit as shown in FIG. 11 and the amplitude value is low thereafter, accurate Doppler tracking cannot be performed. Therefore, as shown in FIG. 12, the reference point detector 19 adds the amplitudes of the video signals after the range migration correction processing to all the range bins in the pulse hit direction, and detects the isolated reflection point having the maximum amplitude value among them. The video signal is cut out and output to the Doppler tracking processor 13. By performing the above processing, by selecting the isolated reflection point having the maximum amplitude value among the plurality of isolated reflection points, the most stable Doppler tracking processing by the isolated reflection point can be performed.
【００３８】実施の形態４．図１３はこの発明の実施の
形態４を示す構成図である。なお、従来技術と同一の構
成要素につていは、同一番号を付して、その説明を省略
する。図において、２４は基準点検出器２３で切り出し
たビデオ信号から位相を算出し、速度を推定する孤立点
位相算出器２４である。Fourth Embodiment FIG. 13 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the present invention. The same components as those of the conventional technique are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In the figure, reference numeral 24 is an isolated point phase calculator 24 which calculates the phase from the video signal cut out by the reference point detector 23 and estimates the speed.
【００３９】次に動作について説明する。基準点検出器
２３で切り出されたビデオ信号の位相はレーダと基準点
の距離に係わるものであり、数６のように示される。た
だし、φｂ（ｔ）は位相、Ｒｂ（ｔ）はレーダと基準点
の距離、λは送信波長、ｔは時間である。Next, the operation will be described. The phase of the video signal cut out by the reference point detector 23 is related to the distance between the radar and the reference point, and is represented by the equation (6). However, φb (t) is the phase, Rb (t) is the distance between the radar and the reference point, λ is the transmission wavelength, and t is time.
【００４０】[0040]
【数６】 [Equation 6]
【００４１】この位相を位相補償量として、ビデオ信号
を位相補償してやると、この基準点はドップラ周波数が
０のＤＣ成分の信号になり、あたかも目標物の回転中心
となったような結果となる。また、近傍の点は基準点を
中心とした回転運動するので、レーダとこの近傍の点と
の位相は数７のように示される。ただし、Δφ、ΔＲは
回転運動によって変化した位相と距離である。When the video signal is phase-compensated by using this phase as the phase compensation amount, the reference point becomes a DC component signal having a Doppler frequency of 0, and the result is as if the center of rotation of the target. Further, since the points in the vicinity rotate about the reference point, the phase between the radar and the points in the vicinity is expressed by the equation (7). However, Δφ and ΔR are the phase and distance changed by the rotational movement.
【００４２】[0042]
【数７】 [Equation 7]
【００４３】この位相をもったビデオ信号を上記位相補
償量φ（ｔ）で位相補償してやると、Δφ（ｔ）だけ残
ったビデオ信号になり、この位相の変化が基準点とは異
なったものになり、この位相の変化の差がドップラ周波
数の差となってあらわれ、基準点と近傍の点は周波数弁
別（ＦＦＴ）することにより分離できる。従って、基準
点のビデオ信号の位相は位相補償量となる。When the video signal having this phase is phase-compensated with the above-mentioned phase compensation amount φ (t), the remaining video signal is Δφ (t), and the change in this phase is different from the reference point. This difference in phase change appears as a difference in Doppler frequency, and the reference point and nearby points can be separated by performing frequency discrimination (FFT). Therefore, the phase of the video signal at the reference point is the amount of phase compensation.
【００４４】上記より孤立点位相算出器２４は、数８に
従って、速度データを求め、位相補償処理器１４に出力
することにより、クロスレンジ圧縮ができる。ただし、
Ｓ（ｎ）は基準点の信号、ＰＲＩはパルス繰り返し周
期、Ｖは目標物の速度である。From the above, the isolated point phase calculator 24 obtains the velocity data according to the equation (8) and outputs it to the phase compensation processor 14 to enable cross range compression. However,
S (n) is a signal at the reference point, PRI is a pulse repetition period, and V is the velocity of the target.
【００４５】[0045]
【数８】 [Equation 8]
【００４６】実施の形態５．図１４はこの発明の実施の
形態５を示す構成図である。なお、従来技術と同一の構
成要素については、同一番号を付して、その説明を省略
する。図において、２５はドップラ追尾処理器１３で推
定した目標物の速度データを入力して、レンジマイグレ
ーション補正処理を行う第２のレンジマイグレーション
補正処理器である。Embodiment 5. 14 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the present invention. The same components as those of the conventional technique are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In the figure, reference numeral 25 is a second range migration correction processor that inputs the velocity data of the target object estimated by the Doppler tracking processor 13 and performs range migration correction processing.
【００４７】次に動作について説明する。第２のレンジ
マイグレーション補正処理器２５はレンジマイグレーシ
ョン補正処理器１２と同一のものであるが、実施の形態
４と比較して異なる点は、距離追尾処理器９から算出さ
れた速度データを用いるのではなく、ドップラ追尾処理
器１３から算出された速度データを用いる。本発明にお
いて、処理の流れを考えると主に画像データを算出する
系と、目標物の移動を補正するための速度データを算出
する系とに分かれている。従来の技術及び実施の形態１
〜４では、画像データを算出する過程で、上記速度デー
タを並行して算出していたが、実施の形態５では、まず
速度データをドップラ追尾処理器１３で算出した後、そ
の速度データを用いて、レンジマイグレーション補正処
理及び位相補償処理を行い、画像データを算出する。以
上の処理を行う理由として、距離追尾処理器９で算出さ
れた速度データよりドップラ追尾処理器１３で算出され
た速度データのほうが精度が高く、その速度データを用
いて補正処理を行ったほうがより鮮明な画像データを得
ることができるためである。通常の逆合成開口レーダを
想定した場合、距離追尾処理器９で速度を推定する時、
レンジビン幅が約１ｍ、データ収集時間が１ｓなので、
速度誤差は約１ｍ／ｓであるが、ドップラ追尾処理器１
３で速度を推定する時、周波数分解能４Ｈｚ、波長０．
０３ｍであるので、速度誤差は約０．０６ｍ／ｓとなり
ドップラ追尾処理器で選られた速度のほうが精度が良
い。従って、ドップラ追尾処理器１３で算出された速度
データを第２のレンジマイグレーション補正処理器２０
に入力して補正することにより、より鮮明な画像データ
を得ることができる。Next, the operation will be described. The second range migration correction processor 25 is the same as the range migration correction processor 12, but the difference from the fourth embodiment is that the speed data calculated from the distance tracking processor 9 is used. Instead, the velocity data calculated from the Doppler tracking processor 13 is used. In the present invention, considering the flow of processing, it is mainly divided into a system for calculating image data and a system for calculating speed data for correcting movement of a target object. Conventional Technology and Embodiment 1
4 to 4, the speed data was calculated in parallel in the process of calculating the image data, but in the fifth embodiment, the speed data is first calculated by the Doppler tracking processor 13 and then the speed data is used. Then, the range migration correction process and the phase compensation process are performed to calculate the image data. As a reason for performing the above processing, the speed data calculated by the Doppler tracking processor 13 has higher accuracy than the speed data calculated by the distance tracking processor 9, and it is more preferable to perform the correction processing using the speed data. This is because clear image data can be obtained. Assuming a normal inverse synthetic aperture radar, when estimating the velocity with the distance tracking processor 9,
Since the range bin width is about 1 m and the data collection time is 1 s,
The speed error is about 1 m / s, but the Doppler tracking processor 1
When estimating the speed at 3, the frequency resolution is 4 Hz and the wavelength is 0.
Since it is 03 m, the speed error is about 0.06 m / s, and the speed selected by the Doppler tracking processor is more accurate. Therefore, the velocity data calculated by the Doppler tracking processor 13 is used as the second range migration correction processor 20.
By inputting to and correcting, it is possible to obtain clearer image data.
【００４８】[0048]
【発明の効果】第１の発明によれば、ドップラ周波数算
出器を取り付けることにより目標物のドップラヒストリ
から目標物の運動を解析後、ドップラ周波数の広がりを
算出し、そして、合成開口時間算出器を取り付けること
によりそのドップラ周波数から最適な合成開口時間を算
出することができるという効果がある。According to the first aspect of the present invention, the Doppler frequency calculator is attached to analyze the motion of the target from the Doppler history of the target, calculate the spread of the Doppler frequency, and then calculate the synthetic aperture time calculator. There is an effect that the optimum synthetic aperture time can be calculated from the Doppler frequency by attaching the.
【００４９】また、第２の発明によれば、上記効果に加
え、目標物の運動が複雑な場合、図９に示すようにドッ
プラ周波数算出器２０で得られるドップラ周波数の平均
値との差の最大値では誤差が大きいので、標準偏差演算
器を取付けることにより統計的に処理を行うことにより
最適な合成開口時間を算出することができるという効果
がある。Further, according to the second aspect of the invention, in addition to the above effect, when the movement of the target object is complicated, the difference from the average value of the Doppler frequency obtained by the Doppler frequency calculator 20 as shown in FIG. Since there is a large error at the maximum value, there is an effect that an optimum synthetic aperture time can be calculated by statistically processing by attaching a standard deviation calculator.
【００５０】また、第３の発明によれば、上記効果に加
え、ドップラ追尾処理器でドップラヒストリを推定する
ために、レンジマイグレーション補正処理後の信号を全
レンジビンについてパルスヒット方向に加算し、その最
大値となったレンジビンの信号を切り出す基準点検出器
を取り付けることにより、ドップラ追尾精度を向上する
ことができるという効果がある。According to the third invention, in addition to the above effects, in order to estimate the Doppler history by the Doppler tracking processor, the signals after the range migration correction processing are added in the pulse hit direction for all range bins, and By attaching a reference point detector that cuts out the signal of the maximum range bin, the Doppler tracking accuracy can be improved.
【００５１】また、第４の発明によれば、上記効果に加
え、ドップラヒストリ１７では変化するドップラ周波数
にスムージングをかけて平滑化を行っているので、レー
ダが振動等による位相の変化に対しては対処できず、そ
のため、基準点検出器２３で切り出された信号の位相を
そのまま位相補償量にすることによりそのような問題を
解決することができるという効果がある。Further, according to the fourth aspect of the invention, in addition to the above effects, the Doppler history 17 smoothes the changing Doppler frequency by smoothing it, so that the radar responds to changes in the phase due to vibration or the like. Therefore, there is an effect that such a problem can be solved by directly using the phase of the signal cut out by the reference point detector 23 as the phase compensation amount.
【００５２】また、第５の発明によれば、上記効果に加
え、ドップラ追尾処理器で推定された速度データを用い
て、目標物の運動に伴う距離変化を除去するためのレン
ジマイグレーション補正量を各パルス毎に算出すると共
に、距離変化を各パルス毎に補正する第２のレンジマイ
グレーション補正処理器を取り付けることにより、高精
度なレンジマイグレーション補正処理を行うことがで
き、より鮮明な画像データを算出することができるとい
う効果がある。According to the fifth aspect of the invention, in addition to the above-mentioned effect, the range migration correction amount for removing the change in distance due to the movement of the target object is calculated by using the velocity data estimated by the Doppler tracking processor. By installing a second range migration correction processor that calculates distance for each pulse and corrects the distance change for each pulse, it is possible to perform highly accurate range migration correction processing and calculate clearer image data. There is an effect that can be done.
【図１】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の形
態１を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a radar signal processor according to the present invention.
【図２】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の形
態１におけるレンジ圧縮後のビデオ信号及び距離追尾処
理器を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a video signal after range compression and a distance tracking processor in the first embodiment of the radar signal processor according to the present invention.
【図３】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の形
態１における区分ＦＦＴ処理を説明するための図であ
る。FIG. 3 is a diagram for explaining segmented FFT processing in Embodiment 1 of the radar signal processor according to the present invention.
【図４】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の形
態１における目標物の運動成分を説明するための図であ
る。FIG. 4 is a diagram for explaining the motion component of the target object in the first embodiment of the radar signal processor according to the present invention.
【図５】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の形
態１におけるドップラヒストリを説明するための図であ
る。FIG. 5 is a diagram for explaining Doppler history in the first embodiment of the radar signal processor according to the present invention.
【図６】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の形
態１における運動解析処理の算出方法を説明するための
図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a calculation method of motion analysis processing in the first embodiment of the radar signal processor according to the present invention.
【図７】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の形
態１における合成開口時間の算出方法を説明するための
図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a method of calculating the synthetic aperture time in the first embodiment of the radar signal processor according to the present invention.
【図８】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の形
態２を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a second embodiment of a radar signal processor according to the present invention.
【図９】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の形
態２における標準偏差演算器を説明するための図であ
る。FIG. 9 is a diagram for explaining a standard deviation calculator in Embodiment 2 of the radar signal processor according to the present invention.
【図１０】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の
形態３を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a third embodiment of the radar signal processor according to the present invention.
【図１１】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の
形態３における基準点検出器の目的を説明するための図
である。FIG. 11 is a diagram for explaining the purpose of the reference point detector in the third embodiment of the radar signal processor according to the present invention.
【図１２】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の
形態３における基準点検出器の処理方法を説明するため
の図である。FIG. 12 is a diagram for explaining the processing method of the reference point detector in the third embodiment of the radar signal processor according to the present invention.
【図１３】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の
形態４を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a fourth embodiment of the radar signal processor according to the present invention.
【図１４】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の
形態５を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a fifth embodiment of a radar signal processor according to the present invention.
【図１５】 従来のレーダ装置を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a conventional radar device.
１ 送信機、２ 送受切換器、３ 送受信アンテナ、４
受信機、５ 信号処理器、６ 表示器、７ レンジ圧
縮器、８ 二次元メモリ、９ 距離追尾処理器、１０
距離算出器、１１ ＲＭＧ用速度算出器、１２ レンジ
マイグレーション補正処理器、１３ ドップラ追尾処理
器、１４ 位相補償処理器、１５ クロスレンジ圧縮
器、１６ 区分ＦＦＴ算出器、１７ ドップラヒストリ
検出器、１８ 位相補償用速度算出器、１９ 運動解析
処理器、２０ ドップラ周波数算出器、２１ 合成開口
時間算出器、２２ 標準偏差演算器、２３ 基準点検出
器、２４ 孤立点位相算出器、２５ 第２のレンジマイ
グレーション補正処理。1 transmitter, 2 duplexer, 3 transmitting / receiving antenna, 4
Receiver, 5 signal processor, 6 display, 7 range compressor, 8 two-dimensional memory, 9 distance tracking processor, 10
Distance calculator, 11 RMG speed calculator, 12 range migration correction processor, 13 Doppler tracking processor, 14 phase compensation processor, 15 cross range compressor, 16 section FFT calculator, 17 Doppler history detector, 18 phase Compensation speed calculator, 19 motion analysis processor, 20 Doppler frequency calculator, 21 synthetic aperture time calculator, 22 standard deviation calculator, 23 reference point detector, 24 isolated point phase calculator, 25 second range migration Correction process.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−268042（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−268041（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−253752（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−78481（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−33649（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−152469（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−258342（ＪＰ，Ａ) 特開2000−162316（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-10-268042 (JP, A) JP-A-10-268041 (JP, A) JP-A-10-253752 (JP, A) JP-A-10-78481 (JP , A) JP-A-9-33649 (JP, A) JP-A-8-152469 (JP, A) JP-A-11-258342 (JP, A) JP-A-2000-162316 (JP, A) (58) Survey Areas (Int.Cl. 7 , DB name) G01S 7 /00-7/42 G01S 13/00-13/95
Claims (5)
波数を利用して、その目標物の形状を画像化する逆合成
開口レーダにおいて、送信機で周波数変調を施した送信
信号（チャープ信号）を用いて、受信機から出力される
ビデオ信号をパルス圧縮処理するレンジ圧縮器と、上記
レンジ圧縮後のビデオ信号をレンジ方向×パルスヒット
方向に二次元のメモリに格納し、目標運動に応じた最適
な合成開口時間に基づきビデオ信号を切り出す二次元メ
モリと、レンジ方向の速度（ラジアル速度）を推定する
ために目標物の反射電力の最大点をパルスヒット毎に検
出すると共に、その最大点の距離を算出する距離算出器
と、上記最大点の距離をスムージング処理することによ
り目標物の速度データを推定するＲＭＧ用速度算出器
と、目標物の運動に伴う距離変化を除去するためのレン
ジマイグレーション補正量を上記速度データから各パル
ス毎に算出すると共に、上記二次元メモリから出力され
るビデオ信号をこのレンジマイグレーション補正量に基
づき補正するレンジマイグレーション補正処理器と、レ
ンジマイグレーション補正処理後のビデオ信号から距離
算出器で検出した反射電力の最大点のビデオ信号を切り
出すと共に、時間をずらしながらフーリエ変換する区分
ＦＦＴ算出器と、上記区分ＦＦＴ算出器から出力される
スペクトル信号から最大振幅値となる基準点を検出し、
ドップラヒストリを算出するドップラヒストリ検出器
と、上記ドップラヒストリをスムージング処理すること
により目標物の速度情報を推定する位相補償用速度算出
器と、目標物の運動により生じるドップラ周波数のオフ
セット成分及び一次成分を除去するために、上記位相補
償用速度算出器から出力される速度データから位相補償
量を算出し、レンジマイグレーション補正後のビデオ信
号を補償する位相補償処理器と、上記位相補償処理器か
ら出力されるビデオ信号をパルスヒット方向にＦＦＴす
ることにより周波数分析し、目標物をクロスレンジ方向
に圧縮するクロスレンジ圧縮器と、上記ドップラヒスト
リよりドップラ周波数の平均値を算出し、各々の時刻の
ドップラ周波数との差を求め、それらの最大値を算出す
るドップラ周波数算出器と、上記ドップラ周波数差の最
大値より最適な合成開口時間を算出する合成開口時間算
出器を備えたことを特徴とするレーダ信号処理器。1. An inverse synthetic aperture radar for imaging the shape of a target using the Doppler frequency generated by the movement of the target, using a transmission signal (chirp signal) frequency-modulated by a transmitter. , A range compressor that performs pulse compression processing on the video signal output from the receiver, and the video signal after the above range compression is stored in a two-dimensional memory in the range direction x pulse hit direction, and optimal synthesis according to the target motion is performed. A two-dimensional memory that cuts out a video signal based on the opening time, and detects the maximum point of the reflected power of the target for each pulse hit in order to estimate the velocity (radial velocity) in the range direction, and calculates the distance of that maximum point. Distance calculator, a speed calculator for RMG that estimates the speed data of the target by smoothing the distance of the maximum point, and A range migration correction processor for calculating the range migration correction amount for removing the distance change for each pulse from the speed data, and correcting the video signal output from the two-dimensional memory based on the range migration correction amount. , The segmented FFT calculator that cuts out the video signal at the maximum point of the reflected power detected by the distance calculator from the video signal after the range migration correction process, and performs the Fourier transform while shifting the time, and is output from the segmented FFT calculator. Detect the reference point with the maximum amplitude value from the spectrum signal,
Doppler history detector for calculating Doppler history, phase compensation speed calculator for estimating target velocity information by smoothing the Doppler history, offset component and first-order component of Doppler frequency generated by movement of target In order to eliminate the above, the phase compensation amount is calculated from the speed data output from the phase compensation speed calculator, and the phase compensation processor for compensating the video signal after the range migration correction and the phase compensation processor output Frequency analysis is performed on the video signal to be pulse-hit in the direction of pulse hit, a cross-range compressor for compressing the target in the cross-range direction, and the Doppler frequency average value is calculated from the Doppler history, and the Doppler frequency is calculated at each time. Doppler frequency calculation that finds the difference with the frequency and calculates their maximum value Vessels and radar signal processor, characterized in that it comprises a synthetic aperture time calculator for calculating an optimal synthetic aperture time than the maximum value of the Doppler frequency difference.
ストリの平均と各々の時刻のドップラ周波数差の最大値
を算出する処理に加え、複雑に変化するドップラヒスト
リに対応するためにドップラヒストリの統計量を算出す
る標準偏差演算器を取り付けたことを特徴とする請求項
１記載のレーダ信号処理器。2. In addition to the processing of calculating the average value of the Doppler history and the maximum value of the Doppler frequency difference at each time by the Doppler frequency calculator, the statistics of the Doppler history are used to cope with the Doppler history that changes in a complicated manner. The radar signal processor according to claim 1, further comprising a standard deviation calculator for calculating.
ンジマイグレーション補正処理後の信号を全レンジビン
についてパルスヒット方向に加算し、その最大値となっ
たレンジビンの信号を切り出す基準点検出器を取り付け
たことを特徴とする請求項２記載のレーダ信号処理器。3. A reference point detector for adding the signals after the range migration correction processing to all the range bins in the pulse hit direction when estimating the Doppler history and cutting out the signal of the range bin having the maximum value. The radar signal processor according to claim 2, wherein:
データを推定する位相補償用速度算出器の代わりに、上
記基準点検出器で切り出したビデオ信号の位相を求め、
この位相から目標物の速度データを推定する孤立点位相
検出器を取り付けたことを特徴とする請求項３記載のレ
ーダ信号処理器。4. The phase of the video signal cut out by the reference point detector is obtained instead of the phase compensating speed calculator that estimates the speed data of the target from the Doppler history,
4. The radar signal processor according to claim 3, further comprising an isolated point phase detector for estimating velocity data of the target from this phase.
に入力する速度データにおいて、ＲＭＧ用速度算出器か
ら出力される速度データの代わりに孤立点位相算出器か
ら出力される速度データを入力し、目標物の運動に伴う
距離変化を除去するためのレンジマイグレーション補正
量を上記速度データから各パルス毎に算出すると共に、
上記二次元メモリから出力されるビデオ信号をこのレン
ジマイグレーション補正量に基づき補正する第２のレン
ジマイグレーション補正処理器を取り付けたことを特徴
とする請求項４記載のレーダ信号処理器。5. In the speed data input to the range migration correction processor, the speed data output from the isolated point phase calculator is input instead of the speed data output from the RMG speed calculator to input the target object. In addition to calculating the range migration correction amount for removing the distance change due to the movement for each pulse from the speed data,
The radar signal processor according to claim 4, further comprising a second range migration correction processor for correcting the video signal output from the two-dimensional memory based on the range migration correction amount.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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