JPH063442A - レーダー装置及び方法 - Google Patents

レーダー装置及び方法

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Publication number
JPH063442A
JPH063442A JP5042936A JP4293693A JPH063442A JP H063442 A JPH063442 A JP H063442A JP 5042936 A JP5042936 A JP 5042936A JP 4293693 A JP4293693 A JP 4293693A JP H063442 A JPH063442 A JP H063442A
Authority
JP
Japan
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code
correlator
range
analog
radar
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Pending
Application number
JP5042936A
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English (en)
Inventor
Alistair R Faulkner
ロビン フォークナー アイステア
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BAE Systems Electronics Ltd
Original Assignee
GEC Marconi Ltd
Marconi Co Ltd
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Publication date
Application filed by GEC Marconi Ltd, Marconi Co Ltd filed Critical GEC Marconi Ltd
Publication of JPH063442A publication Critical patent/JPH063442A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/32Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S13/325Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of coded signals, e.g. P.S.K. signals

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】アナログおよびデジタルコレレーションの利点
を最大限活用するとともに、一方でその欠点を最小限に
止めてレーダーエコー発生物体のレンジを決定する方法
と装置を提供する。 【構成】第1反復レートを有する第1ショートコードと
第1コード反復レートに等しいビットレートを有する第
2コードによって変調されたレーダー周波数搬送波を活
用してレーダー信号反射物体のレンジを決定する方法を
与える。受信エコーはまず第1コードの遅延バージョン
に対するコレレーションのためにアナログコレレータに
入力され、アナログコレレータの出力はデジタルコレレ
ータに第2コードに対するコレレーションのためにデジ
タルコレレータに入力される。このようにしてアナログ
コレレーションの高度のバンド幅(よりすぐれたレンジ
解像度)がデジタルコレレーションの低いバンド幅(長
い多義動作範囲)とが結合されて明確なおよび極めて多
量のコレレータを必要とすることなく高速で高度な解像
能力の目標検出を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレーダーに関し、特に、
排他的でない意味において、レーダー信号反射物体の検
出およびレーダープラットフォームからそのような物体
の距離または位置と挙動を認識することに関する。
【0002】
【背景技術の説明および解決しようとする課題】周知の
ように、レーダーエコー発生物体のレンジは、レーダー
信号の伝播とエコーの受信との間の経過時間によって決
定することができる。レーダー信号の到達する距離、エ
コー発生物体の距離の2倍の距離は、光速Cに経過時間
をかけることによって決定される。しかし、ビームの広
がりを持たないレーダービームは、経過時間と、ビーム
方向によってエコー発生物体の位置の認識を極めて正確
に行うことができる。しかし、レーダービームは方位と
高さの両方のビーム幅を有しており、エコー信号の時間
差が生じなければ、エコー発生物体はビームの足跡の何
処に位置するか分からない。時間差は様々な意味を持
つ。最も簡単なことは、単一のパルスはエコーの検出ま
での経過時間によってエコー発生物体が、レーダー信号
を伝播させるレーダープラットフォームに中心を有する
半径上でかつ、ビーム足跡の両端にわたる円弧上に存在
することを示すということである。もし、そのパルスが
繰り返して発生すると、受信エコーがより遠い物体から
の第1パルスに反射またはより近い物体からの第2パル
スの反射によって生じたものか分からなくなるという多
義動作が生じる。この多義動作はパルスの反復割合に関
係する。
【0003】レーダー信号が連続波として伝播する場
合、レーダー周波数搬送波を識別可能な変調を用いて変
調しレーダー信号を形成することは従来から知られてい
る。識別可能な変調はコードの形式をとる。コードを受
信するまでの経過時間は反射物体が存在するレンジセル
を示す。コードの反復はコード反復レートに関係する多
義動作を引き起こす。そして、上記のように各レンジセ
ルは部分環形状を成す。したがって、上記多義動作はレ
ンジバンドを定義し、各バンドは複数のレンジセルを含
む。個別のレンジセルは後述するようにコレレーション
によって識別できる。もし、レンジバンドが十分に広
く、たとえば、所望のレンジの最小と最大の間の距離に
等しい場合には、ただ1つのコレレーションのあるレン
ジが存在し、レンジに関するかぎり、エコー発生物体の
位置は正確に識別される。レンジバンドが狭い場合に
は、これは所望のサーチレンジによりも非常に小さいも
のとなる。コードによるコレレーションは、エコー発生
物体がレンジバンドの特定のレンジセル、すなわち第n
番目のセル内にあるが、当該セルが存在するそのレンジ
バンドにないことを示すことになる。したがって、他の
手段によって多義動作を解決し、どのレンジバンドのな
かにそのレンジセルが存在するかを決定する必要があ
る。nビットコードを使用すると1つのレンジバンドの
中のn番目のレンジセルを識別することができる。各レ
ンジバンドはnビットコードの伝播期間中にレーダー信
号が動く距離に等しい幅を有する。そして、各レンジセ
ルは各ビット期間中、すなわち、時間p/n秒の間のレ
ーダー信号が動く距離に等しい半径を有する。
【0004】コレレーションは、受信したエコーの変調
と所定の間隔の連続によって遅延した伝播信号に適用さ
れる変調とを比較して得られる。所定と間隔とはp/n
の期間である。したがって、伝播信号はタップされ、所
定遅延時間だけ遅延してコレレータに入力される。コレ
レータには増幅された受信エコーも入力される。正のコ
レレーションはレーダー信号反射物体が所定遅延時間に
対応するそのレンジセル内に存在することを示す。その
レンジセルはもちろん上記の多義動作距離において反復
される複数のレンジセルの1つである。すなわち、反射
物体は良好なコレレーションに支持される反復レンジセ
ルの1つに存在する。所定遅延時間の間隔はコードのビ
ット長さ(p/n)に等しくされている。上記のよう
に、そのような間隔は各レンジセルの半径方向の幅を決
定する。コード長さpは装置の最小必要積算期間を与え
る。
【0005】アナログおよびデジタルコレレータは公知
である。アナログコレレーションはシグニチュア測定解
析(SMA)ハイレンジ解像度レーダで使用される。ア
ナログコレレーションは能力の面の利点を有しており、
広範囲のバンド幅(例えば、1GHz以上)の信号のコ
レレーションを与える。欠点は各レンジセルに対して別
個のコレレータを必要とすることである。したがって、
ハードウェアか過大に必要とならざるを得ない。さら
に、アナログコレレータのデータ収集能力はデジタルコ
レレーション(後述)に比べて遅い。
【0006】たとえば、1GHzの変調周波数におい
て、各レンジセル(レンジ解像度)はわずか半径0.1
5メートルの幅を持つにすぎない。これは通常必要とさ
れるものよりもかなり良好なものである。しかし、アナ
ログコレレーションとしては普通の64ビット変調コー
ドを用いる場合、多義動作範囲は9.6メートルにすぎ
ない。コードを長くすると多義動作範囲が増大するので
通常は他のやり方を用いて多義動作を解決する。
【0007】図1はアナログコレレーションの概略図で
ある。レーダー周波数の搬送波1は、1GHzのビット
レートを有する64ビット最大線型コード2を用いてバ
イフェイズ変調される。受信信号(エコー)はその64
ビットコードとともにアナログコレレータに入力され
る。このアナログコレレータには、段階的に変化する遅
延時間が付加される。各遅延時間(TR +tn )(この
場合TR は最小必要レンジに必要な遅延時間でありtn
はこれに段階的に付加される増分であってn=1のとき
t=0からn=64のときt=64ナノ秒までの値をと
る。)に対し、コレレータは付加された信号を混合す
る。コレレータの出力は積分器すなわちローパスフィル
タ26に入力される。フィルタ26の出力はコレレータ
へのコード入力がTR +t1 すなわち、TR 秒だけ遅延
されたときエコーが発生するという仮定で図1の下の部
分に図示されている。上記したように、コード入力はさ
らに1ナノ秒遅延され、再びコレレータ22に入力され
る(あるいは同様に配置されたアナログコレレータに入
力され)なにか信号反射物体がTR +t2 の遅延時間に
対応するつぎの反復する0.15メートルのレンジセル
に存在するかどうかを確認する。このようにして、アナ
ログコレレータ22は0.15メートルのレンジセル内
にある反射物体を検出することができるが、多義的であ
る。この多義性を解決するための他の手段が必要とな
る。レンジバンドにある各レンジセルに対し別個のコレ
レータを使用することができる。
【0008】デジタル的にコード化されて伝播する波形
を有するデジタルコレレーション(“圧縮”コレレーシ
ョンとしても知られる)は多量のレンジ情報を極めて迅
速に与えるものである。しかし、デジタルコレレーショ
ンはバンド幅に制限があり(典型的なものでは最大10
から20MHzである)、レーダーへの使用の適合性は
連続的なレンジ解像度の低下およびドップラーのサイド
ローブ動作によって制限される。
【0009】たとえば、10MHzのコードビットレー
トでは、レンジ解像度(各レンジセルの半径範囲)が1
5メートルである。2048ビットコードで伝播波をコ
ード化すると30.72キロメートルの多義動作範囲が
生じる。20MHzのビットレートでは、解像度は7.
5メートルに改善されるが、多義動作範囲は同じコード
化をすると、15.36キロメートルに低下する。より
高い多義動作範囲が必要であるとともにレンジ解像度は
20MHzでも不十分である。
【0010】したがって、本発明の目的は、アナログお
よびデジタルコレレーションの利点を最大限活用すると
ともに、一方でその欠点を最小限に止めてレーダーエコ
ー発生物体のレンジを決定する方法と装置を提供するこ
とである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、レーダ
ー信号反射物体のレンジを決定する方法が提供される。
この方法は、レーダー周波数搬送波を発生するステップ
と、その搬送波を第1ビットレートと第1コード反復レ
ートとを有する第1コードで変調するステップと、その
搬送波を該第1コード反復レートに等しくかつこれと同
期するするビットレートを有する第2コードで変調する
ステップとを含み、該変調搬送波はレーダー信号として
伝送され、さらにダウンコンバータを介して前記アナロ
グコレレータの出力を前記第2コードにコレレーション
させるデジタルコレレータに入力するステップとを有
し、これによって、アナログコレレータでコレレートさ
れた受信エコーがその反射物体が存在するレンジセルに
関する情報とを与え、前記デジタルコレレータにおける
アナログコレレータの出力のコレレーションが前記レン
ジセルが存在するレンジバンドに関する情報を与えるよ
うになっている。
【0012】また、本発明は、第1ビットレートと第1
反復レートとを有する第1コードと前記第1コード反復
レートに等しくこれに同期する第2ビットレートを有す
る第2コードによって変調されたレーダー周波数搬送波
を含むレーダー信号を伝播する手段と、レーダー信号エ
コーを受信し該エコーをアナログコレレータに入力する
手段と、前記第1コードの遅延バージョンを発生し、こ
れを前記アナログコレレータに入力する手段と、前記ア
ナログコレレータの出力がダウンコンバージョンの後に
入力されるデジタルコレレータと、アナログコレレータ
出力と第コードとのデジタルコレレーションを指示する
指示手段とを備えるレーダー装置を提供する。
【0013】本発明を、添付の図面を参照することによ
ってさらに詳細に説明する。
【0014】
【実施例の説明】図2乃至図4を参照すると、エコー発
生物体のレンジを決定する装置が示されている。図2に
示すように、レーダー装置は、基準周波数で動作し、搬
送波を発生する発信装置10を備えている。発信装置1
0の出力は変調器12に入力されここで、たとえば、3
〜300GHzの搬送波の周波数はたとえば、コードジ
ェネレータ14でホールドされた64ビット最大線型コ
ードの形式の反復第1ショートコードによってバイフェ
イズ変調される。この第1コードはたとえば、800M
Hzのビットレートを有し、12.5MHzの周波数で
反復する。コードジェネレータ14はまた、12.5M
Hzのビットレートを有するすなわち第1コード反復レ
ートと同期した第2コード3を発生する。該第2コード
は第1コードを第2コードのバイナリー状態にしたがっ
て変調(反転)する。第2コードは代表的な長さとして
2048ビットを有する。
【0015】変調器12はこのように第1および第2コ
ードにしたがって搬送波を変調する。変調搬送波は増幅
器16に入力され、増幅後、送受切り換え器18を介し
てアンテナ20(モータ20aでスキャンされる)に送
られレーダー信号として伝播する。
【0016】送受切り換え器18はまたアンテナ20が
レーダー反射物体からのエコーを受信するために使用で
きるようにする。受信信号、エコーは、送受切り換え器
18によって増幅器21に送られ、つぎに、アナログコ
レレーション22に送られる。コードジェネレータ14
はまた、第1コードとおなじ出力を発生する。所定の遅
延時間が遅延ユニット23でこのコードに付加され、こ
の遅延バージョンもアナログコレレータ22に入力され
る。
【0017】この所定の遅延時間は最小必要サーチレン
ジ(TR はゼロ)に対応する第1遅延時間TR と一連の
増分遅延時間t0 からtn (64ビットの第1ショート
コードの場合にはn=64)の増分ti によって構成さ
れる。第1コードの反復的性質のために、第1遅延時間
R は重複し、つねにゼロとすることもできる。上記の
搬送波は半径0.1875メートルの範囲のレンジセル
の決定を可能にする。しかし、第1ショートコードの長
さが短いために、多義動作範囲は12メートルである。
エコーがレンジセルのいずれかにおける反射物体から受
信される場合には、コレレーションは受信エコー信号お
よび伝送信号の遅延バージョンの間に生じる。しかし、
ショートコードがレーダー信号のたとえば24キロメー
トルのレンジの連続的伝播波を用いている場合には、増
分遅延時間の全体の数64(または64のそれぞれの遅
延コレレータの数)はその反射物体が2000のレンジ
セルのどれに含まれるかをはっきりと識別することはで
きない。
【0018】しかし、もしアナログコレレータ22の出
力がダウンコンバータ23を介してデジタルコレレータ
24に入力されると、ロングデジタルコードの変調搬送
波によって24.36キロメートルの多義動作範囲を有
する12メートルレンジセルの解像度が得られる。デジ
タルコレレータのコードコレレーションは簡単な動作で
ある。このコードはメモリセル24aにストアされる。
アナログコレレータの出力はメモリセル24b(図4参
照)にクロック信号として入力される。この場合クロッ
クレートは12.5MHzである。各セル24aの内容
は排他的ORまたは排他的NORの処理を受けてシフト
レジスタ24bに対応する段階の内容と排他的ORまた
は排他的NORゲートの出力が加算される。もし加算値
がゼロ(排他的ORゲート)または2048(排他的N
ORゲート)の場合には、デジタルコレレーションが発
生する。コレレーションが発生する(出力28がゼロま
たは2048)のステップはどの12メートルレンジバ
ンド(レンジセルがロングコードに関するかぎり)が反
射物体を含むか、かつその示された12メートルバンド
内の位置がすでにアナログコレレータ増分ti によって
すでに確立されていることを示す。
【0019】実際、遅延ユニット23はショートコード
において第1遅延時間TR +ti を与え、コードジェネ
レータ14はアナログコレレータ22にロングコードを
入力する。アナログコレレータ22には、受信エコーも
入力される。コレレーションは、コードジェネレータ1
4は第1の0.1875レンジセルの1つにある反射物
体から受信エコーが発せられたときのみ生じる。コレレ
ーションが発生したかどうかを決定した後、TR +t2
の遅延時間がショートコードに付加され、アナログコレ
レーションが再び試みられる。各12メートルバンド
(多義動作範囲)内に64個のレンジセルがある場合、
上記のステップは遅延時間を最大値TR +t64まで増加
しながら反復される。164マイクロ秒の固有の積算時
間(第2コードの長さ)が与えられる。つぎに、すべて
の64レンジセルが約10ミリ秒の期間で検討される。
これはスキャンアンテナのドエル期間内に収まる。
【0020】0.1875メートルサイズのレンジセル
は極めて小さく通常必要とされるものよりも小さい。第
1コードのビットレートは減少させることもできるが、
これにかえて、複数のアナログコレレータを並列に使用
することができる。各コレレータはさらに増大した遅延
時間ti を有する。このように、8つのアナログコレレ
ータ22は並列に使用され、これに各増大したショート
コードのそれぞれの遅延バージョンが入力される。この
場合、各遅延時間はたとえばtだけ増大されて、遅延時
間t1 からt8 までのものと協働するレンジセルの解析
に供される。このような複数のアナログコレレータ(こ
の出力は互いに加算される)のアナログコレレーション
は、1.5メートルの範囲のレンジセルを与え、8つの
段階的なコレレーションのみがすべての12メートルバ
ンドのアナログコレレーションに対して必要となるだけ
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】公知の形式のアナログコレレーションの概略
図、
【図2】本発明を実施するレーダー装置の簡略化したブ
ロックダイヤグラム、
【図3】図1と同様な概略図であるが本発明の方法に従
うアナログコレレーションを示す概略図、
【図4】本発明に従うレンジ決定の方法を実施する第2
ステップを形成するデジタルコレレーションの概略図で
ある。
【符号の説明】
10 発信器、12 変調器 14 コードジェネレー
タ14、18 送受切り換え器、20 アンテナ、21
増幅器、22 アナログコレレータ。

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コード変調されたレーダー周波数搬送波を
    発生し、該変調搬送波はレーダー信号として伝送され、
    受信エコーを第1コードの遅延バージョンも入力される
    アナログコレレータに入力するステップを有するレーダ
    ー信号反射物体のレンジを決定する方法であって、その
    搬送波を第1ビットレートと第1コード反復レートとを
    有する第1コードで変調するステップと、その搬送波を
    該第1コード反復レートに等しくかつこれと同期するす
    るビットレートを有する第2コードで変調し、ダウンコ
    ンバータを介して前記アナログコレレータの出力を前記
    第2コードとのコレレーションのためにデジタルコレレ
    ータに入力し、これによって、アナログコレレータでコ
    レレートされた受信エコーがその反射物体が存在するレ
    ンジセルに関する情報を与え、前記デジタルコレレータ
    におけるアナログコレレータの出力のコレレーションが
    前記レンジセルが存在するレンジバンドに関する情報を
    与えることを特徴とするレーダー信号反射物体のレンジ
    決定方法。
  2. 【請求項2】請求項1において前記第1コードのビット
    レートが所望のレンジ解像度と等しくなるように選択さ
    れることを特徴とする方法。
  3. 【請求項3】請求項1または2において第2コードが所
    望の最大検出レンジより小さくない多義動作範囲を与え
    るような反復レートを有することを特徴とする方法。
  4. 【請求項4】請求項1、2または3において搬送波の周
    波数のレンジが3〜300GHzであることを特徴とす
    る方法。
  5. 【請求項5】請求項1から4のいずれかの請求項におい
    て前記第1ビットレートが200MHzから1GHzの
    レンジの周波数を有することを特徴とする方法。
  6. 【請求項6】請求項1から5のいずれかの請求項におい
    て第1コードが64ビットコードであり12.5MHz
    の第1コード反復を有することを特徴とする方法。
  7. 【請求項7】請求項1から6のいずれかの請求項におい
    て、第2コードが2048ビット長さのバイナリーコー
    ドであることを特徴とする方法。
  8. 【請求項8】請求項1から7のいずれかの請求項におい
    て、前記第1および第2コードがバイナリーであり、前
    記搬送波を2相変調するように作用することを特徴とす
    る方法。
  9. 【請求項9】請求項1から8のいずれかの請求項におい
    て、アナログコレレータへの受信エコーの入力によって
    第1コードの複数のそれぞれの遅延バージョンの連続的
    な入力が同時に生じることを特徴とする方法。
  10. 【請求項10】請求項1から9のいずれかの請求項にお
    いて、第1コードのそれぞれの遅延バージョンが同時に
    入力される複数のアナログコレレータに受信エコーが入
    力され、エコーを発生したレーダー信号反射物体がそれ
    ぞれの遅延時間に対応するレンジセルに存在するときに
    のみ、各アナログコレレータがエコーに応答した出力を
    生じることを特徴とする方法。
  11. 【請求項11】請求項10において、各遅延時間が隣接
    するレンジセルを示しアナログコレレータの出力が加算
    されてその後デジタルコレレーションを発生することを
    特徴とする方法。
  12. 【請求項12】レーダー信号エコーを受信し該エコーを
    アナログコレレータ(22)に入力する変調レーダー周
    波数搬送波手段(20、18)を含むレーダー信号を伝
    播する手段(10、12、16、18、20)と、前記
    アナログコレレータに前記コード変調伝播レーダー信号
    の遅延バージョンを入力する手段(23)とを有するレ
    ーダー装置において、前記コード変調が第1ビットレー
    トと第1反復レートとを有する第1コード(2)と前記
    第1コード反復レートに等しくこれに同期する第2ビッ
    トレートを有する第2コード(1)とを有し、前記アナ
    ログコレレータの出力がデジタルコレレータ(24)に
    入力され、指示手段(28)がアナログコレレータ出力
    と第2コードとのデジタルコレレーションを指示するた
    めに設けられたことを特徴とするレーダー装置。
  13. 【請求項13】請求項12において、前記伝播手段がレ
    ーダー周波数発信器(10)と、第1および第2コード
    を発生するコード発生手段(14)と、前記発信器の出
    力を前記コードで変調する変調器手段(12)と変調レ
    ーダー信号を伝播するレーダーアンテナ(20)とを備
    えたことを特徴とするレーダー装置。
  14. 【請求項14】請求項12または13において、前記ア
    ナログコレレータ(22)がコレレータ出力を濾波する
    バンドパスフィルタ(26)を有し、デジタルコレレー
    タが第1コード反復レートでクロックされ第2コードの
    ストアされたバージョンをホールドするシフトレジスタ
    (24b)を備えていることを特徴とするレーダー装
    置。
  15. 【請求項15】請求項14において、ストアされた第2
    コードの各ビットが前記シフトレジスタ(24b)のそ
    れぞれのセルのビットと比較され、その比較出力が積算
    されて前記アナログコレレータ出力とストアされた第2
    コードとのコレレーションを示すことを特徴とするレー
    ダー装置。
  16. 【請求項16】請求項12から14のいずれかの請求項
    において、受信エコーと第1コードのそれぞれの遅延バ
    ージョンが入力される複数のアナログコレレータ(2
    2)が設けられ、該アナログコレレータの出力がデジタ
    ルコレレーションのために入力されることを特徴とする
    レーダー装置。
  17. 【請求項17】請求項16において、アナログコレレー
    タ(22)の出力を加算し、デジタルコレレータ(2
    4)にその加算された出力を入力する手段がもうけられ
    たことを特徴とするレーダー装置。
JP5042936A 1992-03-06 1993-03-03 レーダー装置及び方法 Pending JPH063442A (ja)

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GB9204866:9 1992-03-06
GB9204866A GB2265061B (en) 1992-03-06 1992-03-06 Radar apparatus and method

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JP5042936A Pending JPH063442A (ja) 1992-03-06 1993-03-03 レーダー装置及び方法

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US (1) US5293168A (ja)
JP (1) JPH063442A (ja)
AU (1) AU656656B2 (ja)
GB (1) GB2265061B (ja)
SE (1) SE9300689L (ja)

Cited By (2)

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