説明

レーダ信号処理装置およびレーダ信号処理方法

【課題】目標をそのドプラ速度によらず検出することの可能なレーダ信号処理装置を提供すること。
【解決手段】CPIごとに算出される目標のドプラ速度から次回のCPIにおける目標の速度を予測する。この目標速度が0でない限りにおいては受信Iチャネル、Qチャネル信号をMTI処理部3に与えてクラッタ除去処理を行うが、予測された目標速度が0であれば、処理切替スイッチ1,2を切り替えることによりMTI処理部3を切り離し、受信Iチャネル、Qチャネル信号を0ドプラフィルタ処理部5に接続する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明はレーダ信号処理装置およびレーダ信号処理方法に関する。特にこの発明は、MTI(Moving Target Indicator)処理およびパルスドプラ処理を用いるレーダ信号処理装置の改良に関する。
【背景技術】
【0002】
レーダ信号処理の分野でなじみの深い処理として、MTI(Moving Target Indicator)処理、およびパルスドプラ処理が良く知られている(例えば特許文献1〜3を参照)。MTIはクラッタからの受信信号を抑圧するために、パルスドプラ処理は、特定の速度成分の受信信号を抽出するために用いられる。
【0003】
MTI処理は、速度成分を持たないクラッタを抑圧して移動目標のみを抽出することができるが、送信周波数とPRI(Pulse Repetition Interval:パルス繰り返し周期)から決まるブラインド速度があり、レーダ装置に向かってブラインド速度で移動する目標ビデオは抑圧される。よってブラインド速度の整数倍の速度で移動する目標を検出できなくなるので、パルス繰返し周期を複数に切り替えることでブラインド速度を選択しないようにしている。
ただし、このような対処ではブラインド速度の整数倍の目標を検出することは可能になるものの、レーダ装置と目標とを結ぶ直線を半径とする円の接線方向に移動する目標(正接目標)は、どのパルス繰返し周期を選択したとしても検出することができない。
【0004】
そこで、その対策としてMTD(Moving Target Detector)が知られている。MTDは、ドップラー周波数”0”を中心とする特性を持つ0ドプラフィルタの出力を走査間で積分して積分結果をクラッタ強度とする。そして最終的にクラッタ強度からしきい値を推定して、MTI処理系の処理結果を用いて目標が検出される。
しかしながらこのような処理によっても、検出したい目標のドプラ速度が0になった場合、MTIの処理結果がクラッタ強度と同等になるので、やはりドプラ速度0の目標を検出することは困難である。
【特許文献1】特開2001−194451号公報
【特許文献2】特開2000−065925号公報
【特許文献3】特開平09−304521号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
以上述べたように既存のレーダ装置ではドプラ速度が0となった目標を検出することが困難であり、何らかの対処が望まれる。
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、目標をそのドプラ速度によらず検出することの可能なレーダ信号処理装置およびレーダ信号処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、目標からのパルスエコーをもとに目標を検出する目標検出処理部を具備するレーダ信号処理装置において、前記パルスエコーに基づく受信信号にMTI(Moving Target Indicator)処理を施して前記受信信号からクラッタ成分を除去するMTI処理部と、前記クラッタを除去された受信信号から第1のドプラ速度を得るパルスドプラ処理部とを含む第1の処理系と、前記パルスエコーに基づく受信信号から第2のドプラ速度を得る0ドプラフィルタを含む、前記第1の処理系とは独立して設けられる第2の処理系と、前記第1または第2のドプラ速度の複数の走査にわたる履歴から次回の走査における目標速度を予測し、この予測した目標速度が0であれば前記第2の処理系の出力を前記目標検出処理部に入力し、0でなければ前記第1の処理系の出力を前記目標検出処理部に入力する速度予測処理部とを具備することを特徴とするレーダ信号処理装置が提供される。
【0007】
このような手段を講じることにより、次回の走査時に得られると予測される目標速度が、過去のドプラ速度の履歴から算出される。この予測された速度が0であれば、MTIは信号処理系から切り離される。すなわち複数走査から得られたドプラ速度をもとに次回走査における目標のドプラ速度が予測され、予測したドプラ速度が0であれば、MTI処理がオフになる。従ってMTIにより目標イメージが除去されてしまうことを防止でき、ドプラ速度が0となった場合でも目標の検出が可能になる。
【発明の効果】
【0008】
この発明によれば、目標をそのドプラ速度によらず検出することの可能なレーダ信号処理装置およびレーダ信号処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
図1は、この発明に関わるレーダ信号処理装置の実施の形態を示す機能ブロック図である。この装置は、MTI処理部3およびパルスドプラ処理部4を含む第1の処理系と、0ドプラフィルタ5を含む第2の処理系とを、処理切替スイッチ1,2により切り替えるようになっている。第1および第2の処理系は互いに独立しており、いずれの処理結果も信号振幅計算部6に入力され、その出力はCFAR(Constant False Alarm Receiver)処理部7および検出部8による目標検出に用いられる。検出部8により検出された目標ビデオは相関処理部9により相関処理を施されたのち追尾制御部10に与えられ、目標への追尾制御に用いられる。追尾の結果は追尾制御部10から他のデバイスに出力される。
【0010】
図1において、目標からのパルスエコーは図示しないアンテナ部および受信部を経て、IチャネルおよびQチャネルの受信信号が生成される。一方、処理切替スイッチ1,2は、通常の状態では第1の処理系を選択する状態になっている。この状態ではMTI機能がオンであり、Ich成分およびQch成分の受信信号はMTI処理部3に入力されてMTI処理が行われる。
【0011】
MTI処理部3の出力はパルスドプラ処理部4に与えられ、MTI処理結果に対するパルスドプラ処理が行われて複数のドプラ速度成分が得られる。複数に分解された速度成分のうちからCPI(Coherent Processing Interval)ごとに、任意に1バンクの速度計算結果が代表として選択される。このパルスドプラ処理の結果は信号振幅計算処理部6に出力されるとともに、CPIごとの代表速度がドプラ速度予測処理部11に与えられる。
【0012】
ドプラ速度予測処理部11はパルスドプラ処理部4からCPIの代表速度を受け取り、その複数の走査(CPI)にわたる履歴から次回のCPIにおける目標のドプラ速度を予測する。その際、CPIの代表速度として選択してバンクから計算した速度と、追尾制御部10からの結果で得られる予測速度のうち精度の高いほうが、PRI選択部12に与えられる。PRI選択部12は、予測速度をもとに最もMTIの利得の大きいPRIを選択して、図示しない送信装置に通知する。なお予測速度に対して、最もMTI処理利得の大きくなるPRIは予め計算してテーブル化して用意しておくと良い。
【0013】
以上の手順において、ドプラ速度予測処理部11で予測される次回CPIの予測速度が0となった場合は、ドプラ速度予測処理部11は第2の処理系が選択されるように処理切替スイッチ1,2を切り替える。これによりMTI機能がオフになると同時に、Ich成分およびQch成分の受信信号は0ドプラフィルタ5に入力される。
【0014】
図2は、図1のレーダ装置における処理手順を示すフローチャートである。図2においてシステムが起動されると、まず初期化処理が行われる(ステップS1)。この手順では第1の処理系が選択されるように処理切替スイッチ1,2が切り替えられる。次に、レーダ追尾処理が開始されレーダパルスの放射が始まると目標からのパルスエコーが受信され(ステップS2)、MTI処理を経たパルスドプラ処理により次のCPIにおける目標速度が予測される(ステップS3)。この予測した目標速度が0でない状態においては(ステップS4でNo)第1の処理系が選択された状態が保たれる(ステップS5)が、予測された目標速度が0であれば、あるいはほぼ0に近い値であれば、処理切替スイッチ1,2が切り替えられて第2の処理系が選択された状態になる(ステップS6)。
【0015】
このように本実施形態では、CPIごとに算出される目標のドプラ速度から次回のCPIにおける目標の速度を予測する。この目標速度が0でない限りにおいては受信Iチャネル、Qチャネル信号をMTI処理部3に与えてクラッタ除去処理を行うが、予測された目標速度が0であれば、処理切替スイッチ1,2を切り替えることによりMTI処理部3を切り離し、受信Iチャネル、Qチャネル信号を0ドプラフィルタ処理部5に接続する。
【0016】
このようにしたので、目標のドプラ速度が0になる状態、すなわち正接目標に対してはMTI処理がカットされる。従ってMTI処理により受信信号が抑圧されることがなくなるので、ドプラ速度が0の目標を検出することが可能となる。これらのことから、目標をそのドプラ速度によらず検出することの可能なレーダ信号処理装置およびレーダ信号処理方法を提供することが可能となる。
【0017】
なお、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】この発明に関わるレーダ信号処理装置の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図2】図1のレーダ装置における処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【0019】
1,2…処理切替スイッチ、3…MTI処理部、4…パルスドプラ処理部、5…0ドプラフィルタ、6…信号振幅計算部、7…CFAR処理部、8…検出部、9…相関処理部、10…追尾制御部、11…ドプラ速度予測処理部、12…PRI選択部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
目標からのパルスエコーをもとに目標を検出する目標検出処理部を具備するレーダ信号処理装置において、
前記パルスエコーに基づく受信信号にMTI(Moving Target Indicator)処理を施して前記受信信号からクラッタ成分を除去するMTI処理部と、前記クラッタを除去された受信信号から第1のドプラ速度を得るパルスドプラ処理部とを含む第1の処理系と、
前記パルスエコーに基づく受信信号から第2のドプラ速度を得る0ドプラフィルタを含む、前記第1の処理系とは独立して設けられる第2の処理系と、
前記第1または第2のドプラ速度の複数の走査にわたる履歴から次回の走査における目標速度を予測し、この予測した目標速度が0であれば前記第2の処理系の出力を前記目標検出処理部に入力し、0でなければ前記第1の処理系の出力を前記目標検出処理部に入力する速度予測処理部とを具備することを特徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項2】
目標からのパルスエコーをもとに目標を検出する目標検出処理部、前記パルスエコーに基づく受信信号にMTI(Moving Target Indicator)処理を施して前記受信信号からクラッタ成分を除去するMTI処理部と前記クラッタを除去された受信信号から第1のドプラ速度を得るパルスドプラ処理部とを含む第1の処理系、および、前記パルスエコーに基づく受信信号から第2のドプラ速度を得る0ドプラフィルタを含む前記第1の処理系とは独立して設けられる第2の処理系、を具備するレーダ信号処理装置に用いられるレーダ信号処理方法において、
前記第1または第2のドプラ速度の複数の走査にわたる履歴から次回の走査における目標速度を予測し、
前記予測した目標速度が0であれば前記第2の処理系の出力を前記目標検出処理部に入力し、0でなければ前記第1の処理系の出力を前記目標検出処理部に入力することを特徴とするレーダ信号処理方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2009−63507(P2009−63507A)
【公開日】平成21年3月26日(2009.3.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−233229(P2007−233229)
【出願日】平成19年9月7日(2007.9.7)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】