JP6573748B2 - レーダ装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明に係る実施の形態1であるレーダ装置1の概略構成を示す図である。このレーダ装置1は、複数の送信アンテナ2−1〜2−Pを含む送信部1−1〜1−Pと複数の受信アンテナ7−1〜7−Qを含む受信部6−1〜6−Qとを有し、MIMOレーダ(Multiple−Input Multiple−Output radar)技術及びデジタルビームフォーミング(DBF,Digital Beam−Forming)技術を採用するパルスレーダである。ここで、送信アンテナの個数Pは2以上の整数であり、受信アンテナの個数Qも2以上の整数である。図1に示されるように、レーダ装置1は、互いに異なる送信周波数を有するパルス変調波であるP個の送信RF(高周波)信号を外部空間に同時に放射する送信部1−1〜1−Pと、目標Tgtで反射された当該P個の送信RF信号を受信する受信部6−1〜6−Qと、これら受信部6−1〜6−Qの並列出力にディジタル信号処理を施す信号処理部10とを備えている。
先ず、図2に示したRF送信器3−pの構成を詳細に説明する。RF送信器3−pは、図2に示されるように、高周波帯域の局部発振信号L0(t)(tは時間)を出力する局部発振器30−pと、局部発振信号L0(t)にパルス変調を施してパルス信号Lpls(h,t)を生成するパルス変調部31−pと、周波数変調用のパルス内変調信号Lchp(p,h,t)を出力する変調信号発生器32−pと、パルス内変調信号Lchp(p,h,t)を用いてパルス信号Lpls(h,t)に周波数変調を施して送信RF信号Tx(p,h,t)を生成する信号生成部33−pとを有する。
フーリエ変換部905は、次式(15)に従い、参照信号Ex(p,m)に高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)を施して周波数領域信号FEX(p,kr)を算出する。
位相補償量算出部91−qは、目標相対速度vが所定の想定速度範囲(最小速度vminから最大速度vmaxの範囲)内にあるとの条件の下で、各pの値について、予め用意された位相補償量の候補値の集合{Δφcor(ncor,p)}(ncor=1,2,…)を用い、帯域合成部92−qで生成される帯域合成信号の信号品質を評価する積分評価値Lcor(ncor,v)(ncor=1,2,…)を算出する。そして、位相補償量算出部91−qは、これら積分評価値Lcor(ncor,v)に基づき、候補値の集合{Δφcor(ncor,p)}(ncor=1,2,…)の中から、低損失条件を満たす位相補償量Δφcor(1,p)〜Δφcor(Ncor,p)を選択する。
ここで、候補値の集合{Δφcor(ncor,p)}(ncor=1,2,…)とは、基準位相補償数Ncorが確定されていない状態の位相補償量Δφcor(ncor,p)の集合をいう。基準位相補償数Ncorが確定することにより、低損失条件を満たす位相補償量Δφcor(1,p)〜Δφcor(Ncor,p)が定まる。
位相補償量算出部91−qは、近似式(27)に従って想定速度範囲における各パルス圧縮信号の位相差ΔφPC(p,v)を予測し、当該予測された位相差ΔφPC(p,v)と候補値Δφcor(ncor,p)との間の差分ΔφPC(p,v)−Δφcor(ncor,p)に基づいて積分評価値Lcor(ncor,v)を算出すればよい。
すなわち、位相補償量算出部91−qは、基準位相補償数Ncorの暫定値(仮の値)を設定するステップAと、この暫定値について、上式(28),(29),(30)に従って積分評価値Lcor(1,v)〜Lcor(Ncor,v)の組合せを算出するステップBと、これら積分評価値Lcor(1,v)〜Lcor(Ncor,v)の組合せに基づき、式(33)を用いて最大値分布Lcor,max(v)を算出するステップCと、当該最大値分布Lcor,max(v)が想定速度範囲内で条件式(34)を常に満たすか否かを判定するステップDとを順次実行することができる。ステップDにおいて、当該最大値分布Lcor,max(v)が条件式(34)を常に満たす場合には、位相補償量算出部91−qは、当該暫定値を基準位相補償数Ncorの確定値として選択する(ステップE)。一方、ステップDにおいて、当該最大値分布Lcor,max(v)が条件式(34)を常に満たさないと判定した場合には、位相補償量算出部91−qは、当該暫定値をより大きな整数値に変更し、ステップA〜ステップDを再度実行すればよい。
目標到来角候補θ’(nθ)は、次式(36)で定義される。ここで、Δθsampは、想定される目標角度間隔である。
Claims (12)
- 互いに異なる送信周波数を有する複数のパルス変調波が複数の送信部から同時に放射されたとき、目標で反射された当該複数のパルス変調波を受信して受信信号を出力するRF受信器と、
前記複数のパルス変調波にそれぞれ対応する複数の参照信号を用いて前記受信信号に相関処理を施すことにより、複数のパルス圧縮信号を生成する相関部と、
前記複数のパルス圧縮信号についてそれぞれ複数の位相補償量を算出する位相補償量算出部と、
前記複数の位相補償量を用いて前記複数のパルス圧縮信号の位相を調整することにより複数の位相補償信号を生成し、かつ前記複数の位相補償信号を積分することにより帯域合成信号を生成する帯域合成部と、
前記帯域合成信号に基づいて目標候補を検出する目標候補検出部と
を備え、
前記位相補償量算出部は、前記目標の相対速度が予め設定された想定速度範囲内にあるとの条件の下で、前記複数のパルス圧縮信号の各パルス圧縮信号について、予め用意された位相補償量の候補値の集合を用いて前記帯域合成信号の信号品質を評価する複数の積分評価値を算出し、当該複数の積分評価値に基づき、前記候補値の集合の中から、前記各パルス圧縮信号に対応する位相補償量を選択することを特徴とするレーダ装置。 - 請求項1記載のレーダ装置であって、前記位相補償量算出部は、前記想定速度範囲における前記各パルス圧縮信号の位相差を予測し、当該予測された位相差と前記候補値との間の差分に基づいて前記複数の積分評価値を算出することを特徴とするレーダ装置。
- 請求項2記載のレーダ装置であって、
前記複数の送信部は、予め設定された周波数変調量及び変調帯域幅を用いて前記複数のパルス変調波を生成し、
前記位相補償量算出部は、前記目標の相対速度及び前記周波数変調量に比例し、かつ前記変調帯域幅に反比例する値を、当該予測された位相差として算出することを特徴とするレーダ装置。 - 請求項1記載のレーダ装置であって、前記位相補償量算出部は、前記複数の積分評価値の組合せの中から、当該組合せの最大値分布が前記想定速度範囲内で常に閾値を超えるとの条件を満たす組合せを探索し、前記候補値の集合の中から、当該探索の結果得られた組合せを形成する候補値を前記各パルス圧縮信号に対応する位相補償量として選択することを特徴とするレーダ装置。
- 請求項1記載のレーダ装置であって、
前記複数の送信部を更に備え、
前記複数の送信部は、高周波帯域の複数のパルス信号にそれぞれ周波数変調を施して前記複数のパルス変調波を生成することを特徴とするレーダ装置。 - 請求項1記載のレーダ装置であって、前記目標候補の相対速度、相対距離及び到来角を算出する目標情報算出部を更に備えることを特徴とするレーダ装置。
- 互いに異なる送信周波数を有する複数のパルス変調波が複数の送信部から同時に放射されたとき、目標で反射された当該複数のパルス変調波を受信して複数の受信信号をそれぞれ出力する複数のRF受信器と、
前記複数のパルス変調波にそれぞれ対応する複数の参照信号を用いて前記複数の受信信号の各々に相関処理を施すことにより、前記複数の受信信号の各々について複数のパルス圧縮信号を生成する複数の相関部と、
前記複数の受信信号の各々について前記複数のパルス圧縮信号についてそれぞれ複数の位相補償量を算出する複数の位相補償量算出部と、
各々が前記複数の位相補償量を用いて前記複数のパルス圧縮信号の波形の位相を調整することにより複数の位相補償信号を生成し、かつ各々が前記複数の位相補償信号を積分することにより帯域合成信号を生成する複数の帯域合成部と、
前記帯域合成信号に基づいて目標候補を検出する目標候補検出部と
を備え、
前記複数の位相補償量算出部の各々は、前記目標の相対速度が予め設定された想定速度範囲内にあるとの条件の下で、前記複数のパルス圧縮信号の各パルス圧縮信号について、予め用意された位相補償量の候補値の集合を用いて前記帯域合成信号の信号品質を評価する複数の積分評価値を算出し、当該複数の積分評価値に基づき、前記候補値の集合の中から、前記各パルス圧縮信号に対応する位相補償量を選択することを特徴とするレーダ装置。 - 請求項7記載のレーダ装置であって、前記複数の位相補償量算出部の各々は、前記想定速度範囲における前記各パルス圧縮信号の位相差を予測し、当該予測された位相差と前記候補値との間の差分に基づいて前記複数の積分評価値を算出することを特徴とするレーダ装置。
- 請求項8記載のレーダ装置であって、
前記複数の送信部は、予め設定された周波数変調量及び変調帯域幅を用いて前記複数のパルス変調波を生成し、
前記複数の位相補償量算出部の各々は、前記目標の相対速度及び前記周波数変調量に比例し、かつ前記変調帯域幅に反比例する値を、当該予測された位相差として算出することを特徴とするレーダ装置。 - 請求項7記載のレーダ装置であって、前記複数の位相補償量算出部の各々は、前記複数の積分評価値の組合せの中から、当該組合せの最大値分布が前記想定速度範囲内で常に閾値を超えるとの条件を満たす組合せを探索し、前記候補値の集合の中から、当該探索の結果得られた組合せを形成する候補値を前記各パルス圧縮信号に対応する位相補償量として選択することを特徴とするレーダ装置。
- 請求項7記載のレーダ装置であって、前記複数の帯域合成部でそれぞれ生成された複数の当該帯域合成信号を積分する信号合成部を更に備え、
前記目標候補検出部は、前記信号合成部の出力に基づいて前記目標候補を検出することを特徴とするレーダ装置。 - 請求項11記載のレーダ装置であって、
前記信号合成部の出力に対してフーリエ変換によるコヒーレント積分を実行して積分信号を生成する積分部を更に備え、
前記目標候補検出部は、前記積分信号に基づいて前記目標候補を検出することを特徴とするレーダ装置。
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