JP6671968B2 - 信号処理装置、レーダ受信機、信号処理方法及びプログラム - Google Patents
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Description
(レーダ装置の構成)
図1は、実施形態におけるレーダ装置1の構成図である。
レーダ装置1は、例えばパルスレーダである。レーダ装置1は、レーダ送信機(TX)10とレーダ受信機(RX)20とを含んでもよいが、これに限定されない。レーダ装置1は、移動する検出対象30を検出する。
以下、RX20の検出対象の位置を検出する処理について説明する。図2は、実施形態のRX20における検出対象の位置を検出する処理の手順を示すフローチャートである。
RX20は、以下に示す処理をさらに実施することで、デシメーション処理を実施して得た検出対象30の第2分解能で示された位置を利用して、第1分解能でその位置を検出する。
RX20における信号対雑音比の定量的な評価について説明する。レンジウォークにより、信号エネルギーがn個のレンジビンに均等に分散していると仮定する。この場合の基本動作における定式化は以下のようになる。RX20がデシメーション処理を実施する前の段階で、パルスが含まれるレンジビンにおける信号電力をS、レンジ全体における平均雑音電力をNとすると、信号対雑音比SNRは、(S/N)となる。
図7と図8を参照して、実施形態のRX20による信号処理の結果について説明する。
また、RX20であれば、検出対象30の移動先を予測して、その移動先を予測した結果に基づいて検出対象30を検出するという手順を必要とせず、検出対象30の移動先を予測する煩雑な演算処理を実施する必要が無い。
以下、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態において、コヒーレントパルス積分の結果をデシメーション処理する態様について説明する。以下、この点を中心に説明する。
図10は、実施形態に係るRX20の構成図である。
本実施形態のRX20は、受信部210と信号処理部220A(信号処理装置)とを含んでもよいが、これに限定されない。図1に示す構成と同一の構成は同じ符号を附す。
以下、RX20の検出対象の位置を検出する処理について説明する。
図11は、RX20の検出対象の位置を検出する処理の手順を示すフローチャートである。
例えば、コヒーレントパルス積分処理が実施された結果、CPI期間中に検出されるパルスの位置は、レンジウォークが生じていると最大n個のレンジビンに分散する。低分解能データ生成部222Aによるデシメーション処理により、第3データのサンプリングレートが、第1データの1/nに変換される。これにより、パルス積分処理部224Aの結果において、第1分解能で規定された複数のレンジビンに信号エネルギーが分散している場合において、第2分解能で規定される単一のレンジビンに、その信号エネルギーが集中する。このように、フィルタ処理部221Aと低分解能データ生成部222Aがデシメーション処理を実施することにより、CFAR処理部225AがCFAR処理をする信号の信号対雑音比を向上させることができる。
以下、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態において、デシメーション処理の結果を補間する態様について説明する。以下、この点を中心に説明する。
図12は、実施形態に係るRX20の構成図である。
本実施形態のRX20は、受信部210と信号処理部220B(信号処理装置)とを含んでもよいが、これに限定されない。図10に示す構成と同一の構成は同じ符号を附す。
図13は、実施形態のRX20がパルス積分後のデータを補間する処理を示す図である。図13は、前述の図4に対応し、図4に対してパルスを検出した位置が異なる場合を示す。図13は、k回目の検出で(3x+2)の位置に、(k+1)回目の検出で(3(x+1))の位置に、(k+2)回目の検出で(3(x+1)+1)の位置に、検出対象30が存在していた場合を例示する。この場合の第1データは、図13の上側3段に示すように、各回で互いに異なる位置にパルスが存在するデータになる。
例えば、図13の最下段から2番目に示すように、補間処理部227は、間引き間隔nに対してサンプリング点をn倍にレンジ方向に補間する。同図において、白抜きの◇印が、間引き間隔nで残ったサンプリング点であり、●印が、零詰めしたサンプリング点である。図13の最下段には、補間フィルタ処理の結果を示す。補間フィルタはデシメーションフィルタと同様に、帯域を低周波域に制限することを目的としたフィルタである。本処理により零詰めされた信号が平滑化され、補間処理が完了する。この補間処理により、デシメーション処理の結果ではTHLを上回らず検出されなかったパルス信号でも、雑音電力を維持したまま、検出することが可能になる。
以下、RX20の検出対象の位置を検出する処理について説明する。図14は、実施形態のRX20の検出対象の位置を検出する処理の手順を示すフローチャートである。
RX20の補間処理部227は、検出対象30の位置を検出する方向に沿って、第3データの位置と、第3データの隣に配された他の第3データの位置との間の所定の位置に、その所定の位置に対応する補間データを生成する。検出処理部226は、第3データと補間データとに基づいて、第2分解能で規定される範囲に検出対象が存在することを検出するというより簡易な処理によって、デシメーション位相によらずに、移動する検出対象の位置を検出することができる。
以下、第4の実施形態について説明する。第4の実施形態において、補間処理部227を追加する他の態様について説明する。
例えば、上記の実施形態において受信部210を含むRX20について説明したが、これに代えて、受信部210と分離して構成した信号処理装置(信号処理部220)が上記の処理を実施してもよい。
Claims (9)
- 検出対象からの反射波を受信するアンテナ装置が出力する信号に基づいて生成されるデータであって、第1分解能で規定された位置に対応する信号強度を示す第1データに対し、平滑化処理を行って第2データを生成するフィルタ処理部と、
前記フィルタ処理部により生成された前記第2データに基づいて、前記第1分解能より分解能が低い第2分解能で規定された位置に対応する信号強度を示す第3データを生成する低分解能データ生成部と、
前記第2分解能で規定される範囲に前記検出対象が存在することを、前記第3データに基づいて検出する検出処理部と、
前記第3データに対するパルス圧縮処理をするパルス圧縮処理部と、
前記パルス圧縮処理部によりパルス圧縮処理された結果をパルス積分するパルス積分処理部と、を備え、
前記検出処理部は、前記パルス積分処理部によりパルス積分された結果に基づいて、前記第2分解能で規定される範囲に前記検出対象が存在することを検出し、
前記第1データと、前記検出処理部により前記検出対象が存在することが検出された前記範囲を示すデータとに基づいて、前記検出対象の移動を推定する推定処理部を更に備える、
信号処理装置。 - 検出対象からの反射波を受信するアンテナ装置が出力する信号に基づいて生成されるデータであって、第1分解能で規定された位置に対応する信号強度を示す第1データに対し、平滑化処理を行って第2データを生成するフィルタ処理部と、
前記第2データに基づいて、前記第1分解能より分解能が低い第2分解能で規定された位置に対応する信号強度を示す第3データを生成する低分解能データ生成部と、
前記第2分解能で規定される範囲に前記検出対象が存在することを、前記第3データに基づいて検出する検出処理部と、
前記第1データに基づいてパルス圧縮処理をするパルス圧縮処理部と、
前記パルス圧縮処理部によりパルス圧縮処理された結果をパルス積分するパルス積分処理部と、を備え、
前記フィルタ処理部は、前記第1データに対応付けられた前記パルス積分の結果から前記第2データを生成し、
前記低分解能データ生成部は、前記フィルタ処理部により生成された前記第2データに基づいて前記第3データを生成し、
前記検出処理部は、前記低分解能データ生成部により生成された前記第3データに基づいて、前記第2分解能で規定される範囲に前記検出対象が存在することを検出し、
前記第1データと、前記検出処理部により前記検出対象が存在することが検出された前記範囲を示すデータとに基づいて、前記検出対象の移動を推定する推定処理部を更に備える、
信号処理装置。 - 前記フィルタ処理部は、
前記第1データのうち、前記第2分解能で規定される範囲に含まれる第1データを加重付き移動加算して、加算した結果に基づく値を、前記第1データに対応する所定の範囲の前記第2データに対応づける、
請求項1または2記載の信号処理装置。 - 前記低分解能データ生成部は、
前記所定の範囲の前記第2データに基づいて、前記第2データの前記所定の範囲に対応する前記第3データを決定する、
請求項3に記載の信号処理装置。 - 前記推定処理部は、
前記予め定めた所定の期間と前記規定される範囲とにより定まる時空間領域内を複数の領域に分割し、前記検出対象が移動する際に存在していると推定される前記領域を組み合わせた推定移動パターンを決定し、
前記第1データが示す信号強度のパターンと、前記推定移動パターンとの類似度を算定する、
請求項1から4のうちいずれか1項に記載の信号処理装置。 - 検出対象からの反射波を受信するアンテナ装置が出力する信号に基づいて生成されるデータであって、第1分解能で規定された位置に対応する信号強度を示す第1データに対し、平滑化処理を行って第2データを生成するフィルタ処理部と、
前記第2データに基づいて、前記第1分解能より分解能が低い第2分解能で規定された位置に対応する信号強度を示す第3データを生成する低分解能データ生成部と、
前記第2分解能で規定される範囲に前記検出対象が存在することを、前記第3データに基づいて検出する検出処理部と、
前記検出対象の位置を検出する方向に沿って、前記第3データの位置と、前記第3データの隣に配された他の第3データの位置との間の所定の位置に対応する補間データを生成する補間処理部と、を備え、
前記検出処理部は、前記第3データと前記補間データとに基づいて、前記第2分解能で規定される範囲に検出対象が存在することを検出する、
信号処理装置。 - 検出対象からの反射波を受信するアンテナ装置が出力する信号に基づいて生成されるデータであって、第1分解能で規定された位置に対応する信号強度を示す第1データを生成する受信部と、
前記受信部により生成された第1データに対し、前記第1分解能より分解能が低い第2分解能に対応する単位距離当たりの前記第1データの変化量を制限した第2データを生成するフィルタ処理部と、
前記フィルタ処理部により生成された前記第2データに基づいて、前記第2分解能で規定された位置に対応する信号強度を示す第3データを生成する低分解能データ生成部と、
前記第2分解能で規定される範囲に前記検出対象が存在することを、前記第3データに基づいて検出する検出処理部と、
前記第3データに対するパルス圧縮処理をするパルス圧縮処理部と、
前記パルス圧縮処理部によりパルス圧縮処理された結果をパルス積分するパルス積分処理部と、を備え、
前記検出処理部は、前記パルス積分処理部によりパルス積分された結果に基づいて、前記第2分解能で規定される範囲に前記検出対象が存在することを検出し、
前記第1データと、前記検出処理部により前記検出対象が存在することが検出された前記範囲を示すデータとに基づいて、前記検出対象の移動を推定する推定処理部を更に備える、
レーダ受信機。 - 検出対象からの反射波を受信するアンテナ装置が出力する信号に基づいて生成されるデータであって、第1分解能で規定された位置に対応する信号強度を示す第1データに対し、前記第1分解能より分解能が低い第2分解能に対応する単位距離当たりの前記第1データの変化量を制限した第2データを生成し、
前記生成した前記第2データに基づいて、前記第2分解能で規定された位置に対応する信号強度を示す第3データを生成し、
前記第2分解能で規定される範囲に前記検出対象が存在することを、前記第3データに基づいて検出し、
前記第3データに対するパルス圧縮処理をし、
前記パルス圧縮処理された結果をパルス積分する過程を含む信号処理方法であって、
前記検出する際に、前記パルス積分された結果に基づいて、前記第2分解能で規定される範囲に前記検出対象が存在することを検出し、
前記第1データと、前記検出対象が存在することが検出された前記範囲を示すデータとに基づいて、前記検出対象の移動を推定する過程を更に含む、
信号処理方法。 - 検出対象からの反射波を受信するアンテナ装置が出力する信号に基づいて生成されるデータであって、第1分解能で規定された位置に対応する信号強度を示す第1データに対し、前記第1分解能より分解能が低い第2分解能に対応する単位距離当たりの前記第1データの変化量を制限した第2データを生成するステップと、
前記生成した前記第2データに基づいて、前記第2分解能で規定された位置に対応する信号強度を示す第3データを生成するステップと、
前記第2分解能で規定される範囲に前記検出対象が存在することを、前記第3データに基づいて検出するステップと、
前記第3データに対するパルス圧縮処理をするステップと、
前記パルス圧縮処理された結果をパルス積分するステップとを、コンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記検出するステップにおいて、前記パルス積分された結果に基づいて、前記第2分解能で規定される範囲に前記検出対象が存在することを検出し、
前記第1データと、前記検出対象が存在することが検出された前記範囲を示すデータとに基づいて、前記検出対象の移動を推定するステップを更に前記コンピュータに実行させる、
プログラム。
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