JP7482084B2 - Signal processing device, radar device, and signal processing method - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、信号処理装置、レーダ装置及び信号処理方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a signal processing device, a radar device, and a signal processing method.
近年、社会におけるドローンの利用は増加傾向を示しており、この増加傾向は今後も継続していくことが予想される。一方で、過密化するドローンの飛行空域の管制やドローンを用いたテロ等への対策を行うためには、当該ドローンを監視することが必要である。 In recent years, the use of drones in society has shown a tendency to increase, and this increasing trend is expected to continue in the future. At the same time, in order to control the increasingly congested airspace in which drones fly and to take measures against drone-related terrorism, etc., it is necessary to monitor the drones.
なお、ドローンを監視するためには、例えば観測対象に向けて放射された電波の反射波（つまり、観測対象により反射された電波）に基づいて当該観測対象を探知することが可能なレーダ装置を用いることが有用である。 In order to monitor drones, it is useful to use a radar device that can detect an observation target based on the reflected waves of radio waves emitted toward the observation target (i.e., radio waves reflected by the observation target).
ところで、ドローンを監視するためのレーダ装置を新たに設置するよりも、例えば既に全国に広く配置されている気象レーダのようなレーダ装置を当該ドローンの監視に利用することが好ましい。 However, rather than installing a new radar device to monitor drones, it would be preferable to use radar devices, such as weather radars, that are already widely deployed throughout the country to monitor the drones in question.
しかしながら、気象レーダの観測対象は広範囲に広がる雨雲等であり、上記した電波を放射する方向をレンジ（距離）方向と称すると、気象レーダのレンジ方向の分解能は７５ｍ～１５０ｍ程度である。 However, the objects observed by weather radar are rain clouds and the like that spread over a wide area, and if the direction in which the radio waves are emitted is called the range (distance) direction, then the range resolution of weather radar is about 75m to 150m.
これに対して、例えば商用のドローンの機体の大きさは１０ｃｍ～数ｍであり、気象レーダをドローンの監視に利用するためには、当該気象レーダ（レーダ装置）の高分解能化が必須である。 In contrast, the size of a commercial drone, for example, ranges from 10 cm to several meters, and in order to use a weather radar to monitor drones, the weather radar (radar device) must have high resolution.
なお、レーダ装置は観測対象を探知するためのパルス信号を電波として放射（送信）するが、一般的には、当該パルス信号のパルス幅を狭めることでレンジ方向の分解能を改善することができる。しかしながら、パルス幅と送信帯域とは反比例の関係があり、パルス幅を狭める（短縮する）ことは送信帯域の増大を招く。送信帯域の増大は、電波の干渉の要因となる。 Radar devices emit (transmit) a pulse signal to detect an observation target as radio waves, and generally, the resolution in the range direction can be improved by narrowing the pulse width of the pulse signal. However, the pulse width and the transmission bandwidth are inversely proportional, and narrowing (shortening) the pulse width leads to an increase in the transmission bandwidth. An increase in the transmission bandwidth can cause radio wave interference.
そこで、本発明が解決しようとする課題は、レンジ方向の分解能を向上させることが可能な信号処理装置、レーダ装置及び信号処理方法を提供することにある。 The problem that the present invention aims to solve is to provide a signal processing device, a radar device, and a signal processing method that can improve the resolution in the range direction.
実施形態に係る信号処理装置は、パルス圧縮により利得を向上させるように変調されて送信されたパルス信号が、観測対象によって反射された反射波に基づく反射波信号を含む受信信号を、当該パルス圧縮により定まる分解能よりも狭い間隔でサンプリングし、前記サンプリングされた受信信号に対してパルス圧縮してパルス圧縮信号を生成し、前記パルス信号に基づいて第１波形行列を生成し、前記第１波形行列の複素共役転置と前記第１波形行列に基づいて、前記パルス圧縮信号から前記反射波信号を取得するための分離重みを生成し、前記パルス圧縮信号と前記分離重みに基づいて、前記反射波信号を前記パルス圧縮信号から取得する処理部を具備する。 The signal processing device according to the embodiment includes a processing unit that samples a received signal including a reflected wave signal based on a reflected wave reflected by an observation target, the received signal being modulated and transmitted so as to improve gain by pulse compression, at intervals narrower than a resolution determined by the pulse compression, performs pulse compression on the sampled received signal to generate a pulse compressed signal, generates a first waveform matrix based on the pulse signal, generates a separation weight for acquiring the reflected wave signal from the pulse compressed signal based on the complex conjugate transpose of the first waveform matrix and the first waveform matrix, and acquires the reflected wave signal from the pulse compressed signal based on the pulse compressed signal and the separation weight.
以下、図面を参照して、各実施形態について説明する。
（第１実施形態）
まず、第１実施形態について説明する。本実施形態に係るレーダ装置は、電波を放射する（送信信号を送信する）ことによって複数の観測対象（標的）の各々によって反射された反射波を受信し、当該受信された反射波に基づく信号（以下、反射波信号と表記）を含む受信信号に基づいて当該観測対象の各々を探知するように構成されている。
Each embodiment will be described below with reference to the drawings.
First Embodiment
First, a first embodiment will be described. A radar device according to this embodiment is configured to receive reflected waves reflected by each of a plurality of observation targets by emitting radio waves (transmitting a transmission signal), and detect each of the observation targets based on a received signal including a signal based on the received reflected waves (hereinafter, referred to as a reflected wave signal).
ここで、本実施形態における観測対象としてはドローンのような飛行体を想定しているが、当該ドローンは比較的機体が小さく、本実施形態に係るレーダ装置においては、気象レーダ等と比較してより高い分解能が必要である。 In this embodiment, the observation target is assumed to be an airborne object such as a drone, but the drone has a relatively small body, and the radar device according to this embodiment requires a higher resolution than weather radar, etc.
なお、上記した送信信号はパルス信号であり、当該送信信号を送信するレンジ方向の分解能は当該パルス信号のパルス幅を狭めることで向上させることができるが、当該パルス幅を狭めることは送信帯域の増大を招き、結果として電波の干渉の要因となる。 The above-mentioned transmission signal is a pulse signal, and the resolution in the range direction in which the transmission signal is transmitted can be improved by narrowing the pulse width of the pulse signal. However, narrowing the pulse width leads to an increase in the transmission bandwidth, which can result in radio wave interference.
そこで、本実施形態に係るレーダ装置においては、パルス信号のパルス幅よりも狭い間隔で受信信号をサンプリング（オーバサンプリング）することで、レンジ方向に対するパルス幅未満の分解能を実現する。 Therefore, in the radar device according to this embodiment, the received signal is sampled (oversampled) at intervals narrower than the pulse width of the pulse signal, thereby achieving a resolution less than the pulse width in the range direction.
更に、本実施形態に係るレーダ装置においては、パルス圧縮方式を採用する。このパルス圧縮方式によれば、利得（電力レベル）を向上させるように変調を施した変調パルス信号を送信信号として使用することによって、サンプリングされた受信信号（サンプリング信号）の利得を高めることができる。 Furthermore, the radar device according to this embodiment employs a pulse compression method. With this pulse compression method, a modulated pulse signal that has been modulated to improve the gain (power level) is used as the transmission signal, thereby increasing the gain of the sampled received signal (sampling signal).
なお、本実施形態における観測対象としては上記したドローンのような飛行体を想定しているが、ドローンとは、航空の用に供することができる飛行機、回転翼航空機、滑空機及び飛行船等であって、構造上人が乗ることができないもののうち、遠隔操作または自動操縦により飛行させることができるものをいう。また、本実施形態における観測対象としての飛行体には、例えば鳥や虫等の生物、風等により舞い上がる塵やごみ等が含まれていてもよい。また、本実施形態に係るレーダ装置が気象レーダとしても動作するような場合には、観測対象は雨雲または降雨粒子等であってもよい。更に、観測対象は、他の物体（物質）であってもよい。 Note that the observation target in this embodiment is assumed to be an air vehicle such as the drone described above. A drone is an airplane, rotorcraft, glider, airship, etc. that can be used for aviation, and is structurally inoperable for humans, but can be flown by remote control or automatic piloting. Air vehicles as observation targets in this embodiment may also include living creatures such as birds and insects, and dust and debris blown up by wind, etc. In addition, in cases where the radar device according to this embodiment also operates as a weather radar, the observation target may be rain clouds or rain particles, etc. Furthermore, the observation target may be other objects (substances).
以下、本実施形態に係るレーダ装置について詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るレーダ装置の構成の一例を示すブロック図である。 The radar device according to this embodiment will be described in detail below. Figure 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the radar device according to this embodiment.
図１に示すように、レーダ装置１０は、処理装置１１、ＤＡ／ＡＤ変換装置１２、周波数変換装置１３、電力増幅装置１４、送受切り替え装置１５、アンテナ１６、低雑音増幅装置１７、データ表示装置１８及びデータ蓄積装置１９を備える。
As shown in FIG. 1, the
なお、本実施形態に係るレーダ装置１０において、処理装置１１は、デジタル信号を処理する少なくとも１つのプロセッサを含む信号処理装置に相当し、当該プロセッサが所定のプログラムを実行すること（つまり、ソフトウェア）によって実現される送信制御部１１１、信号処理部１１２及びデータ変換部１１３を含む。プロセッサは、制御装置と演算装置を含み、アナログまたはデジタル回路等で実現される。例えば、汎用目的プロセッサ、中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、及びその組合せが可能である。処理装置１１は、例えば単一の装置として実現されていてもよいし、複数の装置で構成されていてもよい。また、処理装置１１は、専用のハードウェア等によって実現されていてもよい。
In the
また、レーダ装置１０は送信系統と受信系統とを備えており、図１に示す処理装置１１の一部（送信制御部１１１及び信号処理部１１２）、ＤＡ／ＡＤ変換装置１２、周波数変換装置１３、電力増幅装置１４、送受切り替え装置１５及びアンテナ１６は、当該レーダ装置１０の送信系統を構成する。また、アンテナ１６、送受切り替え装置１５、低雑音増幅装置１７、周波数変換装置１３、ＤＡ／ＡＤ変換装置１２、処理装置１１の一部（信号処理部１１２及びデータ変換部１１３）、データ表示装置１８及びデータ蓄積装置１９は、レーダ装置１０の受信系統を構成する。
The
まず、レーダ装置１０の送信系統について説明する。送信制御部１１１は、変調幅やパルス幅等に関する制御情報を保持し、その情報を信号処理部に入力する。信号処理部１１２は、送信制御部１１１の情報に基づきデジタル信号波形を生成する。ＤＡ／ＡＤ変換装置１２は、信号処理部１１２によって生成されたデジタル波形をデジタル／アナログ変換する。周波数変換装置１３は、ＤＡ／ＡＤ変換装置１２によってデジタル／アナログ変換された送信信号の周波数をアップコンバートする。電力増幅装置１４は、アップコンバートされた送信信号を増幅する。送受切り替え装置１５は信号の送信及び受信を切り替えるように構成されており、電力増幅装置１４によって増幅された送信信号は、当該送受切り替え装置１５を介して、アンテナ１６（送信装置）から電波として放射（送信）される。
First, the transmission system of the
なお、アンテナ１６は、所定の観測領域（観測対象を探知する領域）内に複数回電波を放射するものとする。また、アンテナ１６は回転可能であり、アンテナ１６の回転方向に応じて、電波の放射方向を変化させることができる。
The
次に、レーダ装置１０の受信系統について説明する。アンテナ１６から放射された電波（送信信号）は観測対象によって反射され、当該観測対象からの反射波は、当該アンテナ１６（受信装置）によって受信される。低雑音増幅装置１７は、送受切り替え装置１５を介して、アンテナ１６によって受信された反射波に基づく反射波信号を含む受信信号を入力し、当該受信信号を増幅する。周波数変換装置１３は、低雑音増幅装置１７によって増幅された受信信号の周波数を低くするダウンコンバートを行う。ＤＡ／ＡＤ変換装置１２は、周波数変換装置１３によってダウンコンバートされた受信信号をアナログ／デジタル変換する。
Next, the receiving system of the
信号処理部１１２へは、ＤＡ／ＡＤ変換装置１２によりアナログ／デジタル変換された受信信号を入力し、当該受信信号に対する各種信号処理を行う。具体的には、信号処理部１１２は、受信信号に対して、ＩＱ検波、干渉検出、干渉除去、受信電力算出、ドップラー速度算出及び偏波情報算出等の処理を行う。なお、本実施形態において、信号処理部１１２は、上記した受信信号に含まれている特定の観測対象からの反射波に基づく反射波信号を当該受信信号から分離して取得する（つまり、当該観測対象を検知する）処理を実行するが、当該処理の詳細については後述する。
The
データ変換部１１３は、信号処理部１１２によって信号処理されたデータ（例えば、受信信号から分離された反射波信号に基づくデータ等）の変換処理を行い、当該変換処理の結果をデータ表示装置１８及びデータ蓄積装置１９に出力する。なお、データ変換部１１３においては、例えば上記した反射波信号の受信強度から観測対象を特定（算出）する処理等が実行される。
The
データ表示装置１８は、ディスプレイ等を含み、データ変換部１１３によって変換されたデータを表示する。データ蓄積装置１９は、ハードディスク等の記憶装置を含み、データ変換部１１３によって変換されたデータを当該記憶装置に蓄積する。
The data display
なお、データ表示装置１８及びデータ蓄積装置１９は、レーダ装置１０の外部に設けられていてもよい。また、データ変換部１１３によって変換されたデータは、レーダ装置１０の外部装置（例えば、クラウドコンピューティングサービスを提供するサーバ装置または他の電子機器）に出力されてもよい。
The data display
以下、本実施形態に係る処理装置１１（信号処理装置）に含まれる信号処理部１１２について具体的に説明する。なお、信号処理部１１２は各種信号処理を実行するための構成を有するが、以下においては、上記したレーダ装置１０におけるレンジ方向の分解能を向上させるための構成について主に説明し、他の構成については説明を省略する。
The
図２は、図１に示す処理装置１１に含まれる信号処理部１１２の機能構成の一例を示すブロック図である。なお、図２においては、レーダ装置１０の受信系統に関する信号処理部１１２の構成が示されている。
Figure 2 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the
図２に示すように、信号処理部１１２は、第１サンプリング部１１２ａ、パルス圧縮部１１２ｂ、第２サンプリング部１１２ｃ、第１波形行列生成部１１２ｄ、複素共役転置計算部１１２ｅ、第２波形行列生成部１１２ｆ、重み計算部１１２ｇ、乗算部１１２ｈ及び検知部１１２ｉを含む。
As shown in FIG. 2, the
ここで、受信信号は、上記した観測領域内に存在する複数の観測対象の各々からの反射波に基づく反射波信号（以下、単に観測対象からの反射波信号と表記）が重畳された信号であり、当該観測領域内の各レンジ（距離）に存在する観測対象に応じて変化する波形を有する信号である。 The received signal is a signal in which reflected wave signals based on the reflected waves from each of the multiple observation targets present within the observation area described above (hereinafter simply referred to as reflected wave signals from the observation targets), are superimposed, and the signal has a waveform that changes depending on the observation targets present at each range (distance) within the observation area.
このような受信信号はＤＡ／ＡＤ変換装置１２から信号処理部１１２に入力される。換言すると、信号処理部１１２はＤＡ／ＡＤ変換装置１２から受信信号を取得する。第１サンプリング部１１２ａは、当該受信信号を所定の間隔でサンプリングすることによって、サンプリング信号を取得する。この場合、第１サンプリング部１１２ａは、レンジ方向の分解能を向上させるために、受信信号に対してオーバサンプリングを行う。
Such a received signal is input from the DA/
ここで、本実施形態においては受信処理で利得を向上させるためにパルス圧縮を行う構成であるが、第１サンプリング部１１２ａは、当該パルス圧縮により定まる分解能よりも狭い間隔で受信信号をサンプリングするものとする。なお、既述のオーバサンプリングとは、このようにパルス圧縮後のパルス幅よりも短い時間間隔でサンプリングを行うことをいう。
In this embodiment, pulse compression is performed to improve the gain in the reception process, and the
パルス圧縮部１１２ｂは、第１サンプリング部１１２ａによって取得されたサンプリング信号（つまり、サンプリングされた受信信号）に対してパルス圧縮してパルス圧縮信号を生成する。なお、詳細については後述するが、パルス圧縮は、送信信号（変調パルス信号）を用いて行われる。なお、パルス圧縮信号は、上記した受信信号と同様に、観測領域内の各レンジ（距離）に存在する観測対象に応じて変化する波形を有する信号である。
The
第２サンプリング部１１２ｃは、送信信号をサンプリングし、サンプリング信号を取得する。この場合、第２サンプリング部１１２ｃは、上記した第１サンプリング部１１２ａと同様の間隔でサンプリングを行う。なお、送信信号は上記したように利得を向上させるために変調されたパルス信号であるが、当該パルス信号の変調には、例えば周波数変調や位相符号変調等を用いることができる。
The
第１波形行列生成部１１２ｄは、第２サンプリング部１１２ｃによって取得されたサンプリング信号（つまり、変調パルス信号）に基づいて第１波形行列を生成する。なお、第１波形行列は、送信信号を巡回して並べて生成される行列に相当する。
The first waveform
複素共役転置計算部１１２ｅは、第１波形行列生成部１１２ｄによって生成された第１波形行列の複素共役転置を計算する。なお、第１波形行列の複素共役転置とは、第１波形行列の各要素の行及び列のインデックスを入れ替え、かつ、当該要素（複素数）の虚数部の符号を逆にすることをいう。
The complex conjugate
第２波形行列生成部１１２ｆは、複素共役転置計算部１１２ｅによって計算された第１波形行列の複素共役転置と第１波形行列生成部１１２ｄによって計算された第１波形行列とを乗算することによって第２波形行列を生成する。
The second waveform
重み計算部１１２ｇは、第２波形行列生成部１１２ｆによって生成された第２波形行列に基づいて分離重みを計算（生成）する。なお、分離重みは、観測領域内の各レンジに存在する観測対象からの反射波信号をパルス圧縮信号から取得（分離する、抽出する）ために用いられる。
The
乗算部１１２ｈは、重み計算部１１２ｇによって計算された分離重みをパルス圧縮信号に乗算することによって特定のレンジに存在する観測対象からの反射波信号（つまり、当該観測対象が存在するレンジに関するレンジデータ）をパルス圧縮信号から分離して取得する。
The
検知部１１２ｉは、乗算部１１２ｈによって取得された反射波信号（レンジデータ）に基づいて、観測領域内の各レンジに存在する観測対象を検知する。
The
次に、上記した信号処理部１１２の動作について説明する。まず、図３のフローチャートを参照して、受信信号に基づいて観測対象を検知する処理（以下、観測対象検知処理と表記）の処理手順の一例について説明する。
Next, the operation of the
まず、第１サンプリング部１１２ａは、受信信号に対してオーバサンプリングを行う（ステップＳ１）。この場合、第１サンプリング部１１２ａは、上記したようにパルス圧縮により定まる分解能よりも狭い間隔で受信信号をサンプリングする。
First, the
次に、ステップＳ１の処理が実行されることによって取得されたサンプリング信号に基づいて、受信信号ベクトルｒ（ｎ）が生成される（ステップＳ２）。受信信号ベクトルｒ（ｎ）は、以下の式（１）によって表される。
上記した式（１）において、受信信号ベクトルｒ（ｎ）は、オーバサンプリングによって取得されたサンプリング信号を表す。Ｑは、送信信号に基づいて生成される第１波形行列を表す。ｓ（ｎ）は、観測対象を表す。なお、ｓ（ｎ）は、観測対象からの反射波信号の信号特性（波形）を含んで表されてもよい。Ω（ｎ）は、雑音ベクトルである。 In the above formula (1), the received signal vector r(n) represents a sampling signal obtained by oversampling. Q represents a first waveform matrix generated based on the transmitted signal. s(n) represents the observation target. Note that s(n) may be expressed including the signal characteristics (waveform) of the reflected wave signal from the observation target. Ω(n) is a noise vector.
なお、本実施形態において、第１波形行列Ｑの構成要素は変調パルス信号の送受信特性を加味したベクトルであり、当該第１波形行列Ｑは、例えば当該変調パルス信号（送信信号）を予め用意されたフィルタに入力することによって生成され得る。 In this embodiment, the components of the first waveform matrix Q are vectors that take into account the transmission and reception characteristics of the modulated pulse signal, and the first waveform matrix Q can be generated, for example, by inputting the modulated pulse signal (transmission signal) to a filter that has been prepared in advance.
また、本実施形態において送信信号（電波）は所定の観測領域内に複数回送信されるが、当該送信信号が例えばＮ回送信されたものとすると、上記した式（１）は、ｎ（ｎ＝１、２、…、Ｎ）回目に送信信号が送信された際の観測対象ｓ（ｎ）からの反射波信号を含む受信信号のベクトルを示している。 In addition, in this embodiment, the transmission signal (radio wave) is transmitted multiple times within a specified observation area. If the transmission signal is transmitted, for example, N times, the above formula (1) shows the vector of the received signal including the reflected wave signal from the observation target s(n) when the transmission signal is transmitted the nth time (n=1, 2, ..., N).
なお、上記した式（１）におけるＱ、ｓ（ｎ）及びΩ（ｎ）は、以下の式（２）～（４）のように表される。
ここで、送信信号ベクトルをｑ、当該送信信号のパルス長（パルス幅）をＫとすると、式（２）におけるｑ１～ｑＫは、当該送信信号（をサンプリングすることによって取得されるサンプリング信号）を表している。第１波形行列Ｑは、このようなｑ１～ｑＫを式（２）に示すように順次配置する（つまり、送信信号を巡回して並べる）ことによって生成される。なお、第１波形行列Ｑの行方向の要素の数（つまり、列の数）は、観測領域のレンジ方向の長さに応じて定められる。 Here, if the transmission signal vector is q and the pulse length (pulse width) of the transmission signal is K, then q1 to qK in equation (2) represent the transmission signal (the sampling signals obtained by sampling the transmission signal). The first waveform matrix Q is generated by sequentially arranging such q1 to qK as shown in equation (2) (i.e., arranging the transmission signals in a cyclic manner). Note that the number of elements in the row direction of the first waveform matrix Q (i.e., the number of columns) is determined according to the length of the observation area in the range direction.
また、式（３）は、式（１）における観測対象ｓ（ｎ）がｓ１（ｎ），…，ｓＭ（ｎ）を要素として含むベクトルであることを示している。また、式（４）は、式（１）における雑音ベクトルΩ（ｎ）がΩ１（ｎ），…，ΩＭ（ｎ）を要素として含むベクトルであることを示している。なお、式（３）及び（４）における１～Ｍは、観測領域内の各レンジを表している。換言すれば、本実施形態においては、例えばレーダ装置１０から送信信号が送信されるレンジ方向に対して、１～Ｍ番目のレンジの各々に存在する観測対象を探知する場合を想定している。また、式（３）及び（４）におけるＴは、ベクトル（行列）の転置を示している。
Moreover, formula (3) indicates that the observation target s(n) in formula (1) is a vector containing s 1 (n), ..., s M (n) as elements. Moreover, formula (4) indicates that the noise vector Ω(n) in formula (1) is a vector containing Ω 1 (n), ..., Ω M (n) as elements. Note that 1 to M in formulas (3) and (4) represent each range in the observation area. In other words, in this embodiment, for example, it is assumed that an observation target present in each of the 1st to Mth ranges is detected with respect to the range direction in which the transmission signal is transmitted from the
次に、パルス圧縮部１１２ｂは、式（１）によって表される受信信号ベクトルｒ（ｎ）（サンプリング信号）に対してパルス圧縮を行い、パルス圧縮信号ｒｐｃ（ｎ）を取得する（ステップＳ３）。パルス圧縮信号ｒｐｃ（ｎ）は、以下の式（５）のように表される。
上記した式（５）におけるＱＨは、第１波形行列Ｑの複素共役転置を表している。なお、式（５）によって表されるパルス圧縮信号ｒｐｃ（ｎ）は時間領域の畳み込み演算でパルス圧縮が行われることを想定しているが、例えば周波数領域の演算でパルス圧縮を行うようにしてもよい。 In the above equation (5), QH represents the complex conjugate transpose of the first waveform matrix Q. Note that while it is assumed that pulse compression is performed on the pulse-compressed signal r pc (n) represented by equation (5) by a convolution operation in the time domain, pulse compression may also be performed by, for example, an operation in the frequency domain.
ここで、図４は、パルス圧縮前後の信号例（つまり、受信信号とパルス圧縮信号との関係の一例）を示す。 Here, Figure 4 shows an example of a signal before and after pulse compression (i.e., an example of the relationship between the received signal and the pulse-compressed signal).
図４に示すように、受信信号２０１は、全長が２８μｓであり、最大値から３ｄＢのラインで定義されるパルス幅（３ｄＢ幅）が２３μｓという振幅特性を有している。ここでは、パルス幅が３ｄＢ幅であるものとしているが、パルス幅は３ｄＢ以外で定義されたものであってもよい。一方、パルス圧縮信号２０２は、パルス圧縮により一部の時間の電力が集中されることにより、パルス幅が１μｓとなっている。なお、送信信号においては例えばパルス信号内の周波数が時間とともに高くなるような周波数変調が施されるが、図４においては、当該パルス信号内で偏移する周波数の幅（チャープ幅）が１．６３ＭＨｚである場合を想定している。
As shown in FIG. 4, the received
なお、本実施形態においては、上記したようにパルス圧縮後のパルス幅（パルス圧縮信号のパルス幅）よりも狭い間隔（時間）でオーバサンプリングを行うが、図４においてはサンプリング周波数が４ＭＨｚである場合を示しており、この場合におけるサンプリング間隔は例えば０．２５μｓである。すなわち、図４に示す例では、パルス圧縮後のパルス幅（１μｓ）の１／４の分解能で受信信号をオーバサンプリングしている。 In this embodiment, as described above, oversampling is performed at intervals (time) narrower than the pulse width after pulse compression (the pulse width of the pulse compressed signal), but FIG. 4 shows a case where the sampling frequency is 4 MHz, and the sampling interval in this case is, for example, 0.25 μs. That is, in the example shown in FIG. 4, the received signal is oversampled at a resolution of 1/4 of the pulse width after pulse compression (1 μs).
再び図３に戻ると、乗算部１１２ｈは、ステップＳ３において取得されたパルス圧縮信号に分離重みを乗算することにより、各観測対象からの反射波信号を取得する（ステップＳ４）。なお、ステップＳ４において、反射波信号は、観測領域内のレンジ（距離）毎に取得される高分解能なレンジデータに相当する。
Returning to FIG. 3, the
検知部１１２ｉは、ステップＳ４において取得された反射波信号に基づいて、観測領域内の所定のレンジに存在する観測対象を検知する（ステップＳ５）。
The
すなわち、上記した図３に示す処理が実行されることによって、信号処理部１１２は、パルス圧縮により定まる分解能よりも狭い間隔でサンプリングすることによって取得されたサンプリング信号に基づいて複数の飛行体（ドローン）のような観測対象の各々を検知することができる。
In other words, by executing the process shown in FIG. 3 above, the
ここでは、観測対象検知処理について説明したが、当該観測対象検知処理において観測対象を検知するためには上記した分離重みが用いられるため、当該分離重みを計算しておく必要がある。 Here, we have explained the target detection process, but since the separation weights described above are used to detect targets in the target detection process, it is necessary to calculate these separation weights in advance.
以下、図５のフローチャートを参照して、分離重みを計算する処理（以下、重み計算処理と表記）の処理手順の一例を説明する。 Below, an example of the processing procedure for calculating separation weights (hereinafter referred to as weight calculation processing) will be described with reference to the flowchart in Figure 5.
まず、第１波形行列生成部１１２ｄは、第２サンプリング部１１２ｃが送信信号（変調パルス信号）をサンプリングすることによって取得されるサンプリング信号に基づいて第１波形行列Ｑを生成する（ステップＳ１１）。なお、第１波形行列Ｑについては図３において説明した通りであるため、ここではその詳しい説明を省略する。
First, the first waveform
次に、複素共役転置計算部１１２ｅは、ステップＳ１１において生成された第１波形行列Ｑの複素共役転置ＱＨを計算する。
Next, the complex conjugate
ここで、上記した式（５）における雑音ベクトルΩ（ｎ）を無視することができるものとすると、パルス圧縮信号ｒｐｃ（ｎ）は、送信信号（ベクトル）ｑに基づいて生成される第１波形行列Ｑの複素共役転置（行列）ＱＨと当該第１波形行列Ｑとを乗算したＱＨＱ及び観測対象ｓ（ｎ）（観測対象からの反射波信号の信号特性）から構成される。 If it is assumed that the noise vector Ω(n) in the above equation (5) can be ignored, pulse compressed signal r pc (n) is composed of Q H Q obtained by multiplying the complex conjugate transpose (matrix) Q H of first waveform matrix Q generated based on transmission signal (vector) q by the first waveform matrix Q, and the observed target s(n) (signal characteristics of the reflected wave signal from the observed target).
このため、第２波形行列生成部１１２ｆは、第１波形行列Ｑの複素共役転置（行列）ＱＨと当該第１波形行列Ｑとを乗算することによって第２波形行列Φ（＝ＱＨＱ）を生成する（ステップＳ１３）。なお、第２波形行列Φは、以下の式（６）のように表される。
式（６）に示すように、第２波形行列Φは、例えば観測対象ｓ（ｎ）の要素であるｓ１（ｎ），…，ｓＭ（ｎ）に対応するφ１，…，φＭを要素として含む。 As shown in equation (6), the second waveform matrix Φ includes elements φ 1 , ..., φ M corresponding to s 1 (n), ..., s M (n) which are elements of the observation target s(n).
ステップＳ１３の処理が実行されると、重み計算部１１２ｇは、当該ステップＳ１３において生成された第２波形行列Φに基づいて分離重みを計算（生成）する（ステップＳ１４）。
When the process of step S13 is executed, the
ステップＳ１４において分離重みは例えば第２波形行列Φの逆特性に基づいて計算されるが、第２波形行列Φが正則行列である場合の逆特性とは、当該第２波形行列Φの単純な逆行列である。 In step S14, the separation weights are calculated, for example, based on the inverse characteristics of the second waveform matrix Φ. If the second waveform matrix Φ is a regular matrix, the inverse characteristics is a simple inverse matrix of the second waveform matrix Φ.
一方、第２波形行列Φが正則行列でない場合、分離重みは、以下の式（７）のように計算されてもよい。
なお、上記した式（７）におけるωｊは、上記した１～Ｍ番目のレンジのうちのｊ番目のレンジに存在する観測対象を探知するための信号（観測対象信号）をパルス圧縮信号から分離するための重みを表している。また、φｊは、上記した第２波形行列Φのｊ番目の要素である。重み計算部１１２ｇは、上記した分離重みを１～Ｍ番目のレンジの各々について計算するものとする。
In the above formula (7), ωj represents a weight for separating a signal (observation target signal) for detecting an observation target present in the jth range of the 1st to Mth ranges from the pulse compressed signal. Also, φj is the jth element of the above second waveform matrix Φ. The
本実施形態において、上記した図５に示す重み計算処理は、図３に示す観測対象検知処理の前に実行されてもよいし、当該観測対象検知処理の間に実行されてもよい。すなわち、重み計算処理は、観測対象検知処理においてパルス圧縮信号に分離重みを乗算する処理（図３に示すステップＳ４の処理）が実行される前に実行されていればよい。 In this embodiment, the weight calculation process shown in FIG. 5 may be performed before the target detection process shown in FIG. 3, or may be performed during the target detection process. In other words, the weight calculation process may be performed before the process of multiplying the pulse compression signal by the separation weight in the target detection process (the process of step S4 shown in FIG. 3).
上記したように本実施形態に係る処理装置１１（信号処理部１１２）は、パルス圧縮により利得を向上させるように変調された送信信号が送信された際の複数の観測対象の各々からの反射波に基づく反射波信号を含む受信信号を、当該パルス圧縮により定まる分解能よりも狭い間隔でサンプリングし、当該サンプリングされた受信信号（サンプリング信号）に対するパルス圧縮を行い、当該パルス圧縮により得られたパルス圧縮信号に分離重みを乗算することによって反射波信号を当該パルス圧縮信号から分離して取得する。 As described above, the processing device 11 (signal processing unit 112) according to this embodiment samples a received signal including a reflected wave signal based on the reflected wave from each of a plurality of observation targets when a transmission signal modulated to improve gain by pulse compression is transmitted, at intervals narrower than the resolution determined by the pulse compression, performs pulse compression on the sampled received signal (sampling signal), and multiplies the pulse compression signal obtained by the pulse compression by a separation weight to separate and obtain the reflected wave signal from the pulse compression signal.
なお、本実施形態において、分離重みは、送信信号に基づいて生成された第１波形行列の複素共役転置と当該第１波形行列とを乗算することによって生成された第２波形行列（の逆特性）に基づいて計算される。また、上記したパルス圧縮により定まる分解能はパルス圧縮信号のパルス幅に相当し、受信信号は、当該パルス圧縮信号のパルス幅よりも狭い間隔でサンプリング（オーバサンプリング）される。 In this embodiment, the separation weights are calculated based on the second waveform matrix (its inverse characteristics) generated by multiplying the complex conjugate transpose of the first waveform matrix generated based on the transmission signal by the first waveform matrix. In addition, the resolution determined by the above-mentioned pulse compression corresponds to the pulse width of the pulse-compressed signal, and the received signal is sampled (oversampled) at intervals narrower than the pulse width of the pulse-compressed signal.
本実施形態においては、上記した構成により、レンジ方向の分解能を向上させ、高分解能なレンジデータ（反射波信号）を得ることが可能となる。換言すれば、本実施形態においては、パルス圧縮後の信号（パルス圧縮信号）のパルス幅により定まる分解能より狭い時間間隔でオーバサンプリングしたパルス信号から状況に応じた最適な分離重みを計算することで、当該オーバサンプリング間隔に相当する分解能を実現することができる。 In this embodiment, the above-mentioned configuration improves the resolution in the range direction, making it possible to obtain high-resolution range data (reflected wave signal). In other words, in this embodiment, by calculating the optimal separation weight according to the situation from a pulse signal oversampled at a time interval narrower than the resolution determined by the pulse width of the signal after pulse compression (pulse compression signal), it is possible to realize a resolution equivalent to the oversampling interval.
これにより、本実施形態に係る処理装置１１（を含むレーダ装置１０）は、例えばドローンのような機体の小さな飛行体を検知するような用途にも利用され得る。 As a result, the processing device 11 (including the radar device 10) according to this embodiment can also be used for applications such as detecting small flying objects such as drones.
なお、本実施形態において、第１波形行列の構成要素は変調パルス信号の送受信特性に基づくベクトルであり、第１波形行列は、当該変調パルス信号（送信信号）を予め用意されたフィルタに入力することによって生成（計算）される。本実施形態においては、このような構成により、第１波形行列において変調パルス信号の歪みを加味し、分離性能をより向上させることができる。 In this embodiment, the components of the first waveform matrix are vectors based on the transmission and reception characteristics of the modulated pulse signal, and the first waveform matrix is generated (calculated) by inputting the modulated pulse signal (transmission signal) to a filter prepared in advance. In this embodiment, this configuration allows the distortion of the modulated pulse signal to be taken into account in the first waveform matrix, thereby further improving separation performance.
ここで、本実施形態においては第２波形行列の逆特性に基づいて分離重みが計算されるものとして説明したが、当該第２波形行列の特異値が０に近い場合、特性が劣化し、適切に反射波信号を分離することができなくなる。 In this embodiment, the separation weights are calculated based on the inverse characteristics of the second waveform matrix. However, if the singular values of the second waveform matrix are close to 0, the characteristics deteriorate and it becomes impossible to properly separate the reflected wave signals.
このため、本実施形態においては、例えば第２波形行列及びパルス圧縮信号に基づいて分離重みを計算する構成（以下、本実施形態の変形例と表記）としてもよい。なお、図６は、本実施形態の変形例に係る処理装置１１に含まれる信号処理部１１２の機能構成の一例を示している。また、本実施形態の変形例においては分離重みがパルス圧縮信号に基づいて計算される構成であるため、当該分離重みは、少なくともパルス圧縮部１１２ｂによってパルス圧縮が行われた後に計算される。
For this reason, in this embodiment, for example, a configuration may be used in which the separation weights are calculated based on the second waveform matrix and the pulse-compressed signal (hereinafter, referred to as a modified example of this embodiment). Note that FIG. 6 shows an example of the functional configuration of the
本実施形態の変形例において、重み計算部１１２ｇは、例えば第２波形行列及びパルス圧縮信号を用いたＣａｐｏｎ法で分離重みを計算するものとする。具体的には、Ｃａｐｏｎ法に基づく重みは、以下の式（８）によって表される最適化問題を解くことによって計算される。
なお、式（８）におけるＲは、自己相関行列と称され、以下の式（９）のように表される。式（９）におけるＮは、スナップショット数（つまり、送信信号が送信された回数）である。
上記した式（８）によって表される最適化問題の解は、例えばラグランジュの未定乗数法により、以下の式（１０）のように求められる。
これによれば、例えばｊ番目のレンジ（つまり、着目しているレンジ）以外の影響を最小化した分離重みを計算することが可能となる。 This makes it possible to calculate separation weights that minimize the influence of ranges other than the jth range (i.e., the range under consideration), for example.
ここでは、Ｃａｐｏｎ法で分離重みが計算される場合について説明したが、当該分離重みは、例えば最小二乗法等を用いて計算されても構わない。 Here, we have described the case where the separation weights are calculated using the Capon method, but the separation weights may also be calculated using, for example, the least squares method.
上記した本実施形態においては第２波形行列が悪条件である場合に特性劣化が大きいが、本実施形態の変形例においては、受信信号特性に適した分離重みを適応的に計算することができるため、例えば第２波形行列の特異値が０に近い場合であっても高い精度で反射波信号を分離することができる。 In the present embodiment described above, characteristics are significantly degraded when the second waveform matrix is in poor condition. However, in a modified version of this embodiment, separation weights suitable for the received signal characteristics can be adaptively calculated, so that reflected wave signals can be separated with high accuracy even when, for example, the singular values of the second waveform matrix are close to 0.
ここで、図７を参照して、本実施形態及び本実施形態の変形例の効果について説明する。図７において、縦軸は電力（値）を表しており、横軸は観測領域内のレンジ（距離）の各々に割り当てられた番号（以下、レンジ番号と表記）を表している。また、図７においては、レンジ番号１２０からレンジ番号１３０までの間のレンジに２つの観測対象（以下、第１及び第２観測対象と表記）が存在している場合を想定している。
The effects of this embodiment and the modified example of this embodiment will now be described with reference to FIG. 7. In FIG. 7, the vertical axis represents power (value), and the horizontal axis represents numbers (hereinafter referred to as range numbers) assigned to each range (distance) within the observation area. Also, FIG. 7 assumes a case in which two observation targets (hereinafter referred to as first and second observation targets) exist in the range between
図７に示す線３０１は、例えば第１観測対象からの反射波信号（以下、反射波信号１と表記）のみが含まれる受信信号に対してパルス圧縮を行うことによって得られるパルス圧縮信号を表している。この線３０１によれば、レンジ番号１２０からレンジ番号１３０までの間のレンジで反射波信号１のピークが生じていることが示されている。
また、図７に示す線３０２は、例えば第２観測対象からの反射波信号（反射波信号２）のみが含まれる受信信号に対してパルス圧縮を行うことによって得られるパルス圧縮信号を表している。この線３０２によれば、レンジ番号１２０からレンジ番号１３０までの間のレンジで反射波信号２のピークが生じていることが示されている。
In addition,
これに対して、図７に示す線３０３は、例えば反射波信号１及び２の両方が含まれる受信信号に対してパルス圧縮を行うことによって得られるパルス圧縮信号を表している。この線３０３によれば、受信信号に反射波信号１及び２が含まれているにもかかわらず、当該反射波信号１及び２の各々のピークを観測することができず、当該反射波信号１及び２を分離することができていない。換言すれば、パルス圧縮のみを行う構成では、反射波信号１及び２の各々を受信信号（パルス圧縮信号）から適切に分離することができず、第１及び第２観測対象を適切に検知することができない。
In contrast,
一方、図７に示す線３０４は、当該図７においては方式１として示されている本実施形態において説明した構成において受信信号から得られる反射波信号（つまり、パルス圧縮信号から分離される反射波信号）を表している。この線３０４によれば、レンジ番号１２０からレンジ番号１３０までの間のレンジで反射波信号１及び２の各々のピークが生じていることを観測することができる。換言すれば、本実施形態（方式１）によれば、パルス圧縮信号のパルス幅よりも良い分解能で観測対象を検知することができる。
On the other hand,
なお、図７に示す線３０５は、当該図７においては方式２として示されている本実施形態の変形例において説明した構成において受信信号から得られる反射波信号（つまり、パルス圧縮信号から分離される反射波信号）を表している。この線３０５においては上記した線３０４よりも鋭いピークを形成できているため、本実施形態の変形例（方式２）は、本実施形態（方式１）よりも分離性能を更に向上させることができるといえる。
Note that
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態に係るレーダ装置の構成は、前述した第１実施形態と同様であるため、適宜、図１を用いて説明する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described. Since the configuration of the radar device according to this embodiment is similar to that of the first embodiment, the description will be given with reference to FIG.
図８は、本実施形態に係る処理装置１１に含まれる信号処理部１１２の機能構成の一例を示すブロック図である。なお、図８においては、前述した図２と同一の部分に同一参照符号を付して、その詳しい説明を省略する。ここでは、図２と異なる部分について主に述べる。
Figure 8 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the
本実施形態は、信号処理部１１２がレンジ範囲決定部１１２ｊを含む点で、前述した第１実施形態とは異なる。
This embodiment differs from the first embodiment described above in that the
ここで、前述した第１実施形態においては、パルス圧縮信号のパルス幅よりも高い分解能で観測対象の各々からの反射波信号を分離可能であるが、分離重みを計算するための行列のサイズが増加し、当該計算にかかる負荷（つまり、演算負荷）が増大する。 In the first embodiment described above, it is possible to separate the reflected wave signals from each of the observation targets with a resolution higher than the pulse width of the pulse compression signal, but the size of the matrix for calculating the separation weights increases, and the load on the calculation (i.e., the computational load) increases.
このため、レンジ範囲決定部１１２ｊは、反射波信号（多重信号）が存在する観測領域内のレンジを推定し、レンジ範囲決定部１１２ｊによって推定されたレンジの周辺の範囲（以下、レンジ範囲と表記）を決定する。このようにレンジ範囲決定部１１２ｊによって決定されたレンジ範囲は、第１波形行列生成部１１２ｄ及び重み計算部１１２ｇの処理において用いられる。
For this reason, the
次に、本実施形態における信号処理部１１２の動作について説明する。なお、信号処理部１１２によって実行される観測対象検知処理については前述した第１実施形態と同様であるため、ここではその詳しい説明を省略する。
Next, the operation of the
以下、図９のフローチャートを参照して、本実施形態における重み計算処理の処理手順の一例を説明する。なお、本実施形態における重み計算処理は、少なくともパルス圧縮部１１２ｂによってパルス圧縮が行われた後に実行される。
Below, an example of the processing procedure of the weight calculation process in this embodiment will be described with reference to the flowchart in FIG. 9. Note that the weight calculation process in this embodiment is performed at least after pulse compression is performed by the
まず、レンジ範囲決定部１１２ｊは、パルス圧縮部１１２ｂによるパルス圧縮により得られたパルス圧縮信号から観測対象が存在している観測領域内のレンジを推定し、当該推定されたレンジを含む所定のレンジ範囲を決定する（ステップＳ２１）。
First, the
なお、レンジ範囲決定部１１２ｊは、は、例えば上記したようにレンジ（に存在する観測対象）に応じて変化する波形を有するパルス圧縮信号において電力値が予め定められた値（閾値）以上であるレンジを観測対象が存在しているレンジとして推定することができるが、当該観測対象が存在しているレンジを他の観点から推定してもよい。
The
また、観測対象が存在していると推定されたレンジに割り当てられているレンジ番号をαとすると、ステップＳ２１において決定されるレンジ範囲は、例えばレンジ番号αを基準として送信信号のパルス幅によって定められる範囲とすることができる。具体的には、レンジ範囲は、レンジ番号αから送信信号のパルス幅β個分の範囲であってもよい。この場合、レンジ範囲は、レンジ番号αからパルス幅β個分手前の範囲であってもよいし、当該レンジ番号αからパルス幅β個分奥の範囲であってもよいし、レンジ番号αからパルス幅β個分手前の範囲とレンジ番号αからパルス幅β個分奥の範囲とを組み合わせた範囲であってもよい。なお、レンジ範囲は、送信信号のパルス幅以外の任意の固定長に基づいて定められるレンジ番号αの周辺の範囲であってもよい。 If the range number assigned to the range where the observation target is estimated to exist is α, the range range determined in step S21 can be, for example, a range determined by the pulse width of the transmission signal with range number α as the reference. Specifically, the range range may be a range from range number α to β pulse widths of the transmission signal. In this case, the range range may be a range β pulse widths before range number α, a range β pulse widths behind range number α, or a range that combines a range β pulse widths before range number α and a range β pulse widths behind range number α. Note that the range range may be a range around range number α that is determined based on any fixed length other than the pulse width of the transmission signal.
ステップＳ２１の処理が実行されると、前述した図５に示すステップＳ１１～Ｓ１４の処理に相当するステップＳ２２～Ｓ２５の処理が実行される。 When step S21 is executed, steps S22 to S25 are executed, which correspond to steps S11 to S14 shown in FIG. 5 described above.
ただし、図９に示すステップＳ２２において、第１波形行列生成部１１２ｄは、ステップＳ２１において決定されたレンジ範囲に応じたサイズの第１波形行列を生成する。
However, in step S22 shown in FIG. 9, the first waveform
具体的には、前述した第１実施形態において説明したように第１波形行列の行方向の要素の数は観測領域のレンジ方向の長さに応じて定められるが、本実施形態においては、ステップＳ２１において決定されたレンジ範囲（の長さ）に応じて当該第１波形行列の行方向の要素の数（つまり、第１波形行列のサイズ）を定めるものとする。 Specifically, as explained in the first embodiment above, the number of elements in the row direction of the first waveform matrix is determined according to the length of the observation area in the range direction, but in this embodiment, the number of elements in the row direction of the first waveform matrix (i.e., the size of the first waveform matrix) is determined according to the range range (length) determined in step S21.
また、図９に示すステップＳ２５において、重み計算部１１２ｇは、ステップＳ２１において決定されたレンジ範囲に該当するレンジ毎に分離重みを計算する。
In addition, in step S25 shown in FIG. 9, the
上記したように本実施形態においては、観測対象が存在すると推定されるレンジを含むレンジ範囲をパルス圧縮信号に基づいて決定し、当該決定されたレンジ範囲に応じたサイズで第１波形行列が生成される構成により、分離重みを計算するための第１波形行列のサイズを低減させ、かつ、当該分離重みの計算量を低減させることができるため、信号処理部１１２の演算負荷の増大を抑制することができる。
As described above, in this embodiment, a range range including the range in which the observation target is estimated to exist is determined based on a pulse compression signal, and a first waveform matrix is generated with a size according to the determined range range. This reduces the size of the first waveform matrix for calculating the separation weights and reduces the amount of calculation of the separation weights, thereby suppressing an increase in the computational load of the
なお、ここでは第２波形行列に基づいて分離重みが計算される構成を主に想定しているが、前述した第１実施形態の変形例において説明したように第２波形行列及びパルス圧縮信号に基づいて分離重みを計算する（つまり、Ｃａｐｏｎ法または最小二乗法を用いて分離重みを計算する）構成の場合、当該分離重みは、レンジ範囲決定部１１２ｊによって決定されたレンジ範囲に該当するパルス圧縮信号に基づいて計算されればよい。このような構成によれば、受信信号特性に最適な分離重みを低演算負荷で計算することができる。
Note that, while a configuration is mainly assumed here in which the separation weights are calculated based on the second waveform matrix, in the case of a configuration in which the separation weights are calculated based on the second waveform matrix and the pulse compressed signal as described in the modified example of the first embodiment above (i.e., the separation weights are calculated using the Capon method or the least squares method), the separation weights can be calculated based on the pulse compressed signal that falls within the range determined by the
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態に係るレーダ装置の構成は、前述した第１実施形態と同様であるため、適宜、図１を用いて説明する。
Third Embodiment
Next, a third embodiment will be described. Since the configuration of the radar device according to this embodiment is similar to that of the first embodiment, the description will be given with reference to FIG.
ここで、航空法により１５０ｍより上空に許可なくドローンを飛行させることは禁じられているが、レーダ装置１０を高度３０ｍに設置し、パルス幅が２３μｓの送信信号（長パルス）を利用すると仮定すると、単純な三角関数から求められる観測領域（例えば、３．６ｋｍ以降）の最高高度は１．９１ｄｅｇ．と低仰角となる。
According to the Aviation Act, it is prohibited to fly a drone above 150 m without permission. However, if we assume that the
すなわち、レーダ装置１０を用いて例えばドローンの探知を行う場合、当該ドローンはクラッタ（例えば山またはビル等によって反射された不要な電波）を無視することができない高度を飛行することになる。この場合、クラッタを生じさせる山またはビル等の反射体はドローンの機体と比べて大きい（つまり、当該クラッタの電力値が大きい）ため、当該ドローンからの反射波信号（エコー）は、クラッタに埋もれて分離することができない可能性がある。更に、送信信号を反射する断面積が比較的大きい他の標的が同一観測領域（レンジ）を飛行している際にも分離精度が低下することが懸念される。
That is, when using the
そこで、本実施形態においては、観測対象のドップラー速度を利用して分離重みを計算する構成を採用する。 Therefore, in this embodiment, a configuration is adopted in which the Doppler velocity of the observed object is used to calculate the separation weights.
図１０は、本実施形態に係る処理装置１１に含まれる信号処理部１１２の機能構成の一例を示すブロック図である。なお、図１０においては、前述した図２と同一の部分に同一参照符号を付して、その詳しい説明を省略する。ここでは、図２と異なる部分について主に述べる。
Figure 10 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the
本実施形態は、信号処理部１１２が周波数変換部１１２ｋ及び周波数範囲決定部１１２ｌを含む点で、前述した第１実施形態とは異なる。
This embodiment differs from the first embodiment described above in that the
周波数変換部１１２ｋは、パルス圧縮信号に対する周波数変換を行う。周波数範囲決定部１１２ｌは、周波数変換部１１２ｋによる周波数変換により得られた周波数変換信号に基づいて観測対象の各々に対応する周波数の範囲（以下、周波数範囲と表記）を決定する。このように周波数範囲決定部１１２ｌによって決定された周波数範囲は、重み計算部１１２ｇの処理において用いられる。
The
次に、本実施形態における信号処理部１１２の動作について説明する。なお、信号処理部１１２によって実行される観測対象検知処理については前述した第１実施形態と同様であるため、ここではその詳しい説明を省略する。
Next, the operation of the
以下、図１１のフローチャートを参照して、本実施形態における重み計算処理の処理手順の一例を説明する。なお、本実施形態における重み計算処理は、少なくともパルス圧縮部１１２ｂによってパルス圧縮が行われた後に実行される。
Below, an example of the processing procedure of the weight calculation process in this embodiment will be described with reference to the flowchart in FIG. 11. Note that the weight calculation process in this embodiment is performed at least after pulse compression is performed by the
まず、周波数変換部１１２ｋは、パルス圧縮信号を周波数変換することによって、周波数毎のドップラー速度の信号成分を計算する（ステップＳ３１）。なお、周波数ｆのドップラー速度は、以下の式（１１）により計算される。
次に、周波数範囲決定部１１２ｌは、ステップＳ３１において計算された各周波数のドップラー速度の信号成分（信号レベル）に基づいて所定の観測対象（のドップラー速度）として推定されたドップラー速度が計算された周波数を含む所定の周波数範囲を決定する（ステップＳ３２）。 Next, the frequency range determination unit 112l determines a predetermined frequency range including the frequency at which the Doppler velocity estimated as the Doppler velocity of a predetermined observation target (of the observation target) is calculated based on the signal components (signal levels) of the Doppler velocity of each frequency calculated in step S31 (step S32).
ステップＳ３２において決定される周波数範囲は、例えば周波数ビン番号（γ＝［γ１，…，γΓ］）によって表される。周波数ビン番号は、例えば観測対象として推定されたドップラー速度が計算された周波数の周辺ビンをパルス数Ｎのη％分選定することによって決定されるものとする。なお、周波数ビン番号（周波数範囲）は、他の手法（基準）によって決定されても構わない。 The frequency range determined in step S32 is represented by, for example, a frequency bin number (γ = [γ 1 , ..., γ Γ ]). The frequency bin number is determined, for example, by selecting η% of the number of pulses N from bins surrounding the frequency at which the Doppler velocity estimated as the observation target is calculated. Note that the frequency bin number (frequency range) may be determined by other methods (criteria).
ステップＳ３２の処理が実行されると、前述した図５に示すステップＳ１１～Ｓ１４の処理に相当するステップＳ３３～Ｓ３６の処理が実行される。 When step S32 is executed, steps S33 to S36 are executed, which correspond to steps S11 to S14 shown in FIG. 5 described above.
ただし、図１１に示すステップＳ３６において、重み計算部１１２ｇは、ステップＳ３２において決定された周波数範囲（周波数ビン番号）、ステップＳ３５において生成された第２波形行列及びパルス圧縮信号から分離重みを計算する。
However, in step S36 shown in FIG. 11, the
この場合、分離重みは、以下の式（１２）を式（１３）に適用することによって計算される。
なお、式（１２）におけるＲｆは自己相関行列であり、当該式（１２）におけるΓは、周波数ビン番号の数（つまり、周波数範囲）を表す。 In addition, Rf in equation (12) is an autocorrelation matrix, and Γ in equation (12) represents the number of frequency bin numbers (that is, the frequency range).
上記した式（１２）及び（１３）によれば、周波数範囲に該当する各周波数のドップラー速度の信号成分ｒｐｃ，ｆ（ｆ）及び第２波形行列Φの要素φを用いて、観測対象として推定されたドップラー速度が計算された周波数の周辺の範囲以外からの不要な影響を低減することができる分離重みが計算される。 According to the above-mentioned equations (12) and (13), the separation weights capable of reducing unnecessary influences from outside the range surrounding the frequency at which the Doppler velocity estimated as the observation target is calculated are calculated using the signal components r pc,f (f) of the Doppler velocity of each frequency corresponding to the frequency range and the element φ of the second waveform matrix Φ.
上記したように本実施形態においては、パルス圧縮信号に対する周波数変換を行い、当該周波数変換により得られた周波数変換信号に基づいて観測対象の各々に対応する周波数範囲を決定し、第２波形行列及び当該周波数範囲に基づいて分離重みを計算する構成により、観測対象のドップラー速度とは異なるクラッタ等の不要な電波（信号）による影響を低減することが可能となる。 As described above, in this embodiment, the pulse compression signal is frequency converted, a frequency range corresponding to each of the observation targets is determined based on the frequency converted signal obtained by the frequency conversion, and separation weights are calculated based on the second waveform matrix and the frequency range, making it possible to reduce the effects of unnecessary radio waves (signals) such as clutter that are different from the Doppler velocity of the observation targets.
なお、本実施形態においてはＣａｐｏｎ法を用いて分離重みを計算する場合を想定しているが、前述した第１実施形態において説明したように、当該分離重みは最小二乗法を用いて計算されてもよい。 In this embodiment, it is assumed that the separation weights are calculated using the Capon method, but as explained in the first embodiment, the separation weights may also be calculated using the least squares method.
以下、本実施形態の効果について具体的に説明する。ここでは、図１２に示すように、観測対象Ａ～Ｃにからの反射波信号のＳＮが６０ｄＢであり、観測対象Ｄ及びＥにからの反射波信号のＳＮが４０ｄＢである場合を想定する。すなわち、観測対象Ｄ及びＥからの観測対象信号のＳＮが観測対象Ａ～Ｃからの観測対象信号よりも２０ｄＢ低い状況を想定している。なお、観測対象Ａ、Ｂ及びＤはレンジ番号１２５が割り当てられているレンジに存在しており、観測対象Ｃ及びＥはレンジ番号１２７が割り当てられているレンジに存在しているものとする。また、観測対象Ａのドップラー速度は０ｍ／ｓであり、観測対象Ｂ及びＣのドップラー速度は－７ｍ／ｓであり、観測対象Ｄ及びＥのドップラー速度は７ｍ／ｓであるものとする。
The effect of this embodiment will be specifically described below. Here, as shown in FIG. 12, it is assumed that the SN of the reflected wave signals from observation targets A to C is 60 dB, and the SN of the reflected wave signals from observation targets D and E is 40 dB. In other words, it is assumed that the SN of the observation target signals from observation targets D and E is 20 dB lower than that of the observation target signals from observation targets A to C. It is assumed that observation targets A, B, and D are in a range assigned
まず、図１３は、受信信号に対してパルス圧縮が行われることによって得られるパルス圧縮信号を概念的に示している。なお、図１３において、縦軸はレンジ番号を表しており、横軸はドップラー速度を表している。以下の図１４及び図１５においても同様である。 First, FIG. 13 conceptually shows a pulse-compressed signal obtained by performing pulse compression on a received signal. Note that in FIG. 13, the vertical axis represents the range number, and the horizontal axis represents the Doppler velocity. The same applies to the following FIG. 14 and FIG. 15.
例えば観測対象Ａからの反射波信号を含む受信信号が受信された場合、当該観測対象Ａが存在するレンジと近接するレンジには他の観測対象が存在しないため、当該受信信号に対するパルス圧縮が行われた場合、当該受信信号に含まれる観測対象Ａからの反射波信号を観察することができる。 For example, when a received signal containing a reflected wave signal from observation target A is received, since there are no other observation targets in the range close to the range in which observation target A is present, if pulse compression is performed on the received signal, the reflected wave signal from observation target A contained in the received signal can be observed.
一方、観測対象Ｂ及びＣに着目すると、当該観測対象Ｂ及びＣは近接するレンジに存在しているため、パルス圧縮のみでは、当該観測対象Ｂ及びＣからの反射波信号を分離できていない。観測対象Ｄ及びＥについても同様である。 On the other hand, when we look at observation targets B and C, since they are in close range, pulse compression alone does not allow for the separation of the reflected wave signals from observation targets B and C. The same is true for observation targets D and E.
次に、図１４は、前述した第１実施形態の変形例において説明した構成において得られる反射波信号を概念的に示している。 Next, FIG. 14 conceptually illustrates the reflected wave signal obtained in the configuration described in the modified example of the first embodiment.
図１３とは異なり、図１４においては、観測対象Ｂが存在するレンジ（レンジ番号１２５）で当該観測対象Ｂからの反射波信号のピークが生じており、当該観測対象Ｃが存在するレンジ（レンジ番号１２７）で当該観測対象Ｃからの反射波信号のピークが生じており、当該２つの反射波信号を分離（分解）できていることが示されている。なお、観測対象Ｄ及びＥについても同様である。 Unlike Figure 13, Figure 14 shows that a peak of the reflected wave signal from observation target B occurs at the range where observation target B is present (range number 125), and a peak of the reflected wave signal from observation target C occurs at the range where observation target C is present (range number 127), indicating that the two reflected wave signals have been separated (resolved). The same is true for observation targets D and E.
しかしながら、観測対象Ａ～Ｃからの反射波信号のＳＮが比較的高い６０ｄＢであることから、図１４に示す例では、当該反射波信号の高電力の影響で、他の周波数帯（ドップラー領域）にも信号が漏れ込み、観測対象に対する検知精度が低下する。 However, because the signal-to-noise ratio of the reflected wave signals from observation targets A to C is relatively high at 60 dB, in the example shown in Figure 14, the high power of the reflected wave signals causes the signals to leak into other frequency bands (Doppler range), reducing the detection accuracy for the observation targets.
これに対して、図１５は、本実施形態において説明した構成において得られる観測対象信号を概念的に示している。 In contrast, Figure 15 conceptually illustrates the observation target signal obtained in the configuration described in this embodiment.
本実施形態においては、図１５に示すように、観測対象以外の周波数成分の影響を低減することで、各観測対象が存在するレンジ（つまり、当該観測対象の周辺にのみ）で当該観測対象からの反射波信号のピークが適切に生じているため、図１４において説明した前述した第１実施形態の変形例と比較して、より検知精度を改善することができる。 In this embodiment, as shown in FIG. 15, by reducing the influence of frequency components other than those of the observation target, the peak of the reflected wave signal from each observation target is appropriately generated in the range where the observation target exists (i.e., only around the observation target), so that the detection accuracy can be improved compared to the modified example of the first embodiment described above and explained in FIG. 14.
以上述べた少なくとも１つの実施形態によれば、レンジ方向の分解能を向上させることが可能な信号処理装置、レーダ装置及び信号処理方法を提供することができる。 According to at least one of the embodiments described above, it is possible to provide a signal processing device, a radar device, and a signal processing method that can improve the resolution in the range direction.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are within the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims, as well as the scope and gist of the invention.
１０…レーダ装置、１１…処理装置（信号処理装置）、１２…ＤＡ／ＡＤ変換装置、１３…周波数変換装置、１４…電力増幅装置、１５…送受切り替え装置、１６…アンテナ、１７…低雑音増幅装置、１８…データ表示装置、１９…データ蓄積装置、１１１…送信制御部、１１２…信号処理部、１１２ａ…第１サンプリング部、１１２ｂ…パルス圧縮部、１１２ｃ…第２サンプリング部、１１２ｄ…第１波形行列生成部、１１２ｅ…複素共役転置計算部、１１２ｆ…第２波形行列生成部、１１２ｇ…重み計算部、１１２ｈ…乗算部、１１２ｉ…検知部、１１２ｊ…レンジ範囲決定部、１１２ｋ…周波数変換部、１１２ｌ…周波数範囲決定部、１１３…データ変換部。 10... radar device, 11... processing device (signal processing device), 12... DA/AD conversion device, 13... frequency conversion device, 14... power amplifier device, 15... transmission/reception switching device, 16... antenna, 17... low noise amplifier device, 18... data display device, 19... data storage device, 111... transmission control unit, 112... signal processing unit, 112a... first sampling unit, 112b... pulse compression unit, 112c... second sampling unit, 112d... first waveform matrix generation unit, 112e... complex conjugate transpose calculation unit, 112f... second waveform matrix generation unit, 112g... weight calculation unit, 112h... multiplication unit, 112i... detection unit, 112j... range determination unit, 112k... frequency conversion unit, 112l... frequency range determination unit, 113... data conversion unit.
Claims (16)
前記サンプリングされた受信信号に対してパルス圧縮してパルス圧縮信号を生成し、
前記パルス信号に基づいて第１波形行列を生成し、
前記第１波形行列の複素共役転置と前記第１波形行列に基づいて、前記パルス圧縮信号から前記反射波信号を取得するための分離重みを生成し、
前記パルス圧縮信号と前記分離重みに基づいて、前記反射波信号を前記パルス圧縮信号から取得する処理部を具備する、
信号処理装置。 A pulse signal modulated and transmitted so as to improve gain by pulse compression is sampled at intervals narrower than a resolution determined by the pulse compression of a received signal including a reflected wave signal based on a reflected wave reflected by an observation target,
performing pulse compression on the sampled received signal to generate a pulse compressed signal;
generating a first waveform matrix based on the pulse signal;
generating separation weights for acquiring the reflected wave signal from the pulse compression signal based on a complex conjugate transpose of the first waveform matrix and the first waveform matrix;
a processing unit that acquires the reflected wave signal from the pulse-compressed signal based on the pulse-compressed signal and the separation weights.
Signal processing device.
前記パルス圧縮信号に分離重みを乗算して、前記反射波信号を前記パルス圧縮信号から取得する
請求項１記載の信号処理装置。 the processing unit multiplies a complex conjugate arrangement of the first waveform matrix by the first waveform matrix to generate a second waveform matrix, and generates the separation weights based on the second waveform matrix;
The signal processing apparatus according to claim 1 , wherein the reflected wave signal is obtained from the pulse-compressed signal by multiplying the pulse-compressed signal by a separation weight.
請求項２記載の信号処理装置。 The signal processing device according to claim 2 , wherein the separation weights are generated based on an inverse characteristic of the second waveform matrix.
請求項２記載の信号処理装置。 The signal processing apparatus according to claim 2 , wherein the separation weights are generated based on the second waveform matrix and the pulse-compressed signal.
請求項４に記載の信号処理装置。 The signal processing device according to claim 4 , wherein the separation weights are generated using the Capon method or the least squares method based on the second waveform matrix and the pulse-compressed signal.
前記第１波形行列は、前記決定された範囲に応じたサイズで生成される
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の信号処理装置。 the processing unit determines, based on the pulse compressed signal, a range in which the target is estimated to exist in a direction in which the pulse signal is transmitted;
The signal processing device according to claim 1 , wherein the first waveform matrix is generated to have a size according to the determined range.
前記周波数変換信号に基づいて前記観測対象に対応する周波数の範囲を決定し、前記第２波形行列及び前記周波数の範囲に基づいて前記分離重みを生成する
請求項２乃至５のいずれか一項に記載の信号処理装置。 The processing unit converts the frequency of the pulse compression signal to generate a frequency-converted signal,
The signal processing device according to claim 2 , further comprising: determining a frequency range corresponding to the target based on the frequency converted signal; and generating the separation weights based on the second waveform matrix and the frequency range.
前記処理部は、前記パルス圧縮信号のパルス幅よりも狭い間隔で前記受信信号をサンプリングする
請求項１～７のいずれか一項に記載の信号処理装置。 a resolution determined by the pulse compression corresponds to a pulse width of a pulse compressed signal obtained by the pulse compression;
The signal processing device according to claim 1 , wherein the processing unit samples the received signal at intervals narrower than a pulse width of the pulse-compressed signal.
前記第１波形行列は、前記パルス信号を所定のフィルタに入力することによって生成される
請求項１～８のいずれか一項に記載の信号処理装置。 the components of the first waveform matrix are vectors based on transmission and reception characteristics of the pulse signal,
The signal processing device according to claim 1 , wherein the first waveform matrix is generated by inputting the pulse signal to a predetermined filter.
前記処理部は、
前記サンプリングされた受信信号に対してパルス圧縮してパルス圧縮信号を生成し、
前記パルス信号に基づいて第１波形行列を生成し、
前記第１波形行列の複素共役転置と前記第１波形行列に基づいて、前記パルス圧縮信号から前記反射波信号を取得するための分離重みを生成し、
前記パルス圧縮信号と前記分離重みに基づいて、前記反射波信号を前記パルス圧縮信号から取得し、
前記反射波信号に基づいて、前記飛行体を検知する
信号処理装置。 A processing unit samples a received signal including a reflected wave signal based on a reflected wave reflected by an aircraft, the reflected wave signal being modulated and transmitted by pulse compression to improve gain, at intervals narrower than a resolution determined by the pulse compression, and detects the aircraft based on the sampled received signal;
The processing unit includes:
performing pulse compression on the sampled received signal to generate a pulse compressed signal;
generating a first waveform matrix based on the pulse signal;
generating separation weights for acquiring the reflected wave signal from the pulse compression signal based on a complex conjugate transpose of the first waveform matrix and the first waveform matrix;
obtaining the reflected wave signal from the pulse-compressed signal based on the pulse-compressed signal and the separation weights;
Detecting the flying object based on the reflected wave signal.
Signal processing device.
前記パルス圧縮信号に分離重みを乗算して、前記反射波信号を前記パルス圧縮信号から取得する
請求項１０記載の信号処理装置。 the processing unit multiplies a complex conjugate arrangement of the first waveform matrix by the first waveform matrix to generate a second waveform matrix, and generates the separation weights based on the second waveform matrix;
The signal processing device according to claim 10 , wherein the reflected wave signal is obtained from the pulse-compressed signal by multiplying the pulse-compressed signal by a separation weight.
前記パルス信号を送信する送信装置と、
前記反射波を受信する受信装置と
を具備するレーダ装置。 A signal processing device according to any one of claims 1 to 11 ,
A transmitting device for transmitting the pulse signal;
a receiving device for receiving the reflected wave.
前記サンプリングされた受信信号に対してパルス圧縮してパルス圧縮信号を生成し、
前記パルス信号に基づいて第１波形行列を生成し、
前記第１波形行列の複素共役転置と前記第１波形行列に基づいて、前記パルス圧縮信号から前記反射波信号を取得するための分離重みを生成し、
前記パルス圧縮信号と前記分離重みに基づいて、前記反射波信号を前記パルス圧縮信号から取得する、
信号処理方法。 A pulse signal modulated and transmitted so as to improve gain by pulse compression is sampled at intervals narrower than a resolution determined by the pulse compression of a received signal including a reflected wave signal based on a reflected wave reflected by an observation target,
performing pulse compression on the sampled received signal to generate a pulse compressed signal;
generating a first waveform matrix based on the pulse signal;
generating separation weights for acquiring the reflected wave signal from the pulse compression signal based on a complex conjugate transpose of the first waveform matrix and the first waveform matrix;
obtaining the reflected wave signal from the pulse-compressed signal based on the pulse-compressed signal and the separation weights;
Signal processing methods.
前記検知することは、
前記サンプリングされた受信信号に対してパルス圧縮してパルス圧縮信号を生成することと、
前記パルス信号に基づいて第１波形行列を生成することと、
前記第１波形行列の複素共役転置と前記第１波形行列に基づいて、前記パルス圧縮信号から前記反射波信号を取得するための分離重みを生成することと、
前記パルス圧縮信号と前記分離重みに基づいて、前記反射波信号を前記パルス圧縮信号から取得することと
前記反射波信号に基づいて、前記飛行体を検知することと
を含む
信号処理方法。 The method comprises sampling a received signal including a reflected wave signal based on a reflected wave reflected by an aircraft, the reflected wave signal being modulated and transmitted by pulse compression to improve gain, at intervals narrower than a resolution determined by the pulse compression, and detecting the aircraft based on the sampled received signal;
The detecting step includes:
performing pulse compression on the sampled received signal to generate a pulse compressed signal;
generating a first waveform matrix based on the pulse signal;
generating separation weights for acquiring the reflected wave signal from the pulse compression signal based on a complex conjugate transpose of the first waveform matrix and the first waveform matrix;
obtaining the reflected wave signal from the pulse-compressed signal based on the pulse-compressed signal and the separation weights;
Detecting the flying object based on the reflected wave signal;
including
Signal processing methods.
パルス圧縮により利得を向上させるように変調されて送信されたパルス信号が、観測対象によって反射された反射波に基づく反射波信号を含む受信信号を、当該パルス圧縮により定まる分解能よりも狭い間隔でサンプリングすることと、A pulse signal modulated and transmitted so as to improve gain by pulse compression is sampled at intervals narrower than a resolution determined by the pulse compression of a received signal including a reflected wave signal based on a reflected wave reflected by an observation target;
前記サンプリングされた受信信号に対してパルス圧縮してパルス圧縮信号を生成し、performing pulse compression on the sampled received signal to generate a pulse compressed signal;
前記パルス信号に基づいて第１波形行列を生成することと、generating a first waveform matrix based on the pulse signal;
前記第１波形行列の複素共役転置と前記第１波形行列に基づいて、前記パルス圧縮信号から前記反射波信号を取得するための分離重みを生成することと、generating separation weights for acquiring the reflected wave signal from the pulse compression signal based on a complex conjugate transpose of the first waveform matrix and the first waveform matrix;
前記パルス圧縮信号と前記分離重みに基づいて、前記反射波信号を前記パルス圧縮信号から取得することとobtaining the reflected wave signal from the pulse-compressed signal based on the pulse-compressed signal and the separation weights;
を実行させるプログラム。A program that executes the following.
前記検知することは、The detecting step includes:
前記サンプリングされた受信信号に対してパルス圧縮してパルス圧縮信号を生成することと、performing pulse compression on the sampled received signal to generate a pulse compressed signal;
前記パルス信号に基づいて第１波形行列を生成することと、generating a first waveform matrix based on the pulse signal;
前記第１波形行列の複素共役転置と前記第１波形行列に基づいて、前記パルス圧縮信号から前記反射波信号を取得するための分離重みを生成することと、generating separation weights for acquiring the reflected wave signal from the pulse compression signal based on a complex conjugate transpose of the first waveform matrix and the first waveform matrix;
前記パルス圧縮信号と前記分離重みに基づいて、前記反射波信号を前記パルス圧縮信号から取得することとobtaining the reflected wave signal from the pulse-compressed signal based on the pulse-compressed signal and the separation weights;
前記反射波信号に基づいて、前記飛行体を検知することとDetecting the flying object based on the reflected wave signal;
を含む including
プログラム。Program.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010197178A (en) | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Nec Corp | Pulse compression device |
| JP2012220267A (en) | 2011-04-06 | 2012-11-12 | Toshiba Corp | Radar device and reception data processing method |
| JP2014102151A (en) | 2012-11-20 | 2014-06-05 | Mitsubishi Electric Corp | Rader system |
| JP2017166918A (en) | 2016-03-15 | 2017-09-21 | 株式会社東芝 | Signal processor, radar device, signal processing method, and program |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010197178A (en) | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Nec Corp | Pulse compression device |
| JP2012220267A (en) | 2011-04-06 | 2012-11-12 | Toshiba Corp | Radar device and reception data processing method |
| JP2014102151A (en) | 2012-11-20 | 2014-06-05 | Mitsubishi Electric Corp | Rader system |
| JP2017166918A (en) | 2016-03-15 | 2017-09-21 | 株式会社東芝 | Signal processor, radar device, signal processing method, and program |
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