レーダ信号処理装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、高分解能レーダ装置のレーダ信号処理装置における目標受信信号の位相ずれの補正に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１０は高分解能レーダ装置のレーダ信号処理装置の構成図であり、図中、１はレーダ装置から入力された目標受信信号を内部で処理できるデータ形式に変換するデータインタフェース部、２はデータインタフェース部１で変換された目標受信信号をパルス圧縮するパルス圧縮部、３はパルス圧縮部２でパルス圧縮された目標受信信号の時間による距離ずれを補正する距離補正部、４は距離補正部３で補正された目標受信信号の時間による位相ずれを補正する位相補正部、５は位相補正部４で補正された目標受信信号のドップラ周波数を分離する周波数分析部、６は周波数分析部５で周波数分析された目標受信信号の周波数スペクトルを画像データに変換する検波部、７は検波部６で得られた画像データと表示器のインタフェースを調整し表示画像データを生成する表示器インタフェース部、ＳＭはレーダ装置から入力された目標受信信号、ＲＳは距離補正部３で時間による距離ずれが補正された目標受信信号、ＲＧはレーダと目標重心との初期距離、ＲＤは位相補正部４で時間による位相ずれが補正された目標受信信号、Ｄは表示画像データである。
【０００３】図１１は図１０のレーダ信号処理装置における従来の位相補正部４の構成図であり、図中、ＲＳ，ＲＧ，ＲＤ及び４は図１０と同じであり、８は距離補正部３より出力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧを格納するバッファ回路、９はバッファ回路８より出力されたレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号を時間方向に小区間で周波数分析する区分周波数分析回路、１０は区分周波数分析回路９で得られた周波数と振幅の波形に対して振幅値が最大となる周波数を基準点周波数として検出する振幅値最大検出回路、１１は振幅値最大検出回路１０で検出された基準点周波数の時間方向に対する軌跡を平滑化する平滑化回路、１２は平滑化回路１１で平滑化された基準点周波数の時間方向に対する軌跡から位相補正量を算出する位相補正量算出回路、１３は位相補正量算出回路１２で算出された位相補正量を用いてバッファ回路８より出力された目標受信信号の位相を補正する位相補正回路、ＧＳはレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号である。
【０００４】次に、動作について説明する。レーダ装置から入力された目標受信信号ＳＭはデータインタフェース部１で内部で処理できるデータ形式に変換され、パルス圧縮部２でパルス圧縮された後、距離補正部３で時間による距離ずれを補正し、目標受信信号ＲＳとして位相補正部４に出力する。また、距離補正部３ではレーダと目標重心との初期距離ＲＧを算出し、位相補正部４に出力する。位相補正部４では時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧを用いて目標受信信号ＲＳの時間による位相ずれを補正し、目標受信信号ＲＤとして周波数分析部５に出力する。この目標受信信号ＲＤは周波数分析部５で周波数分析されることによって周波数スペクトルに変換され、検波部６で画像データに変換された後、表示器インタフェース部７で表示器とのインタフェースを調整し、表示画像データＤとして出力される。
【０００５】次に、位相補正部４の動作について説明する。距離補正部３から入力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧはバッファ回路８に格納され、目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳとして出力される。このレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳは区分周波数分析回路９で時間方向に小区間で周波数分析され、得られた周波数と振幅の波形に対して振幅値最大検出回路１０で振幅値が最大となる周波数を基準点周波数として検出した後、平滑化回路１１に出力される。平滑化回路１１では基準点周波数の時間方向に対する軌跡を平滑化し、平滑化された軌跡から位相補正量算出回路１２で位相補正量を算出する。位相補正回路１３は位相補正量算出回路１２で算出した位相補正量を用いてバッファ回路８から出力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳの位相を補正し、時間による位相ずれが補正された目標受信信号ＲＤとして周波数分析部５へ出力する。
【０００６】更に、位相補正部４を図１２を用いて説明する。図１２は位相補正部４の処理方法を示した図である。時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳをＳi ，j （ここでｉはレンジビン番号、ｊはパルスヒット番号、ｉ，ｊは自然数である。）、レーダと目標重心との初期距離ＲＧの存在するレンジビン番号をｒと定義するとレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳはＳr，j と表され、図１２（ａ）のような波形が得られる。Ｓr ，j に対し、区分周波数分析回路９で時間方向（パルスヒット方向）に小区間で周波数分析を行うと図１２（ｂ）のような波形が得られ、周波数ｆm と振幅Ａkmの関係（ここでｋは区分周波数分析番号、ｍは周波数ビン番号、ｋ，ｍは自然数である。）は“数１”で表される。
【０００７】
【数１】
【０００８】振幅最大検出回路１０で各区分周波数分析番号ｋに対し、振幅Ａkmが最大値をとる時の周波数を検出し、それを基準点周波数ｆk とすると、時間ｔk と基準点周波数ｆk の関係は図１２（ｃ）のプロットのようになる。平滑化回路１１で図１２（ｃ）のプロットに対し、平滑化を行うと図１２（ｃ）の実線のような波形が得られ、時間ｔk と周波数ｆ'kの関係は“数２”で表される。
【０００９】
【数２】
【００１０】位相補正量算出回路１２では、位相補正量Ｗj を“数３”で算出する。
【００１１】
【数３】
【００１２】位相補正回路１３では、Ｓi ，j の位相を位相補正量Ｗj を用いて“数４”で補正する。但し、時間による位相ずれが補正された目標受信信号ＲＤをＳ'i，jと定義する。
【００１３】
【数４】
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のレーダ信号処理装置では、区分周波数分析後の周波数と振幅の波形が多峰で、かつ振幅値が最大となる峰の位置が時間毎に大きく変動するような場合、検出した基準点周波数がふらついて正確な位相補償量を算出することができず、画像がぼけたり、にじんだりするという課題があった。
【００１５】この発明はかかる課題を解決するためになされたもので、検出した基準点周波数がふらついて正確な位相補償量を算出することができず、画像がぼけたり、にじんだりするということを防止するレーダ信号処理装置を得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この発明に係るレーダ信号処理装置では、上記位相補正部を距離補正部で補正された目標受信信号及びレーダと目標重心との初期距離を格納するバッファ回路と、上記バッファ回路より出力されたレーダと目標重心との初期距離における目標受信信号を時間方向に小区間で周波数分析する区分周波数分析回路と、上記区分周波数分析回路で得られた周波数と振幅の波形を周波数方向に補間する補間回路と、上記補間回路で補間された周波数と振幅の波形を積分して面積を算出する積分回路と、上記積分回路で算出された面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出する面積中心検出回路と、上記面積中心検出回路で検出された基準点周波数の時間方向に対する軌跡を平滑化する平滑化回路と、上記平滑化回路で平滑化された基準点周波数の時間方向に対する軌跡から位相補正量を算出する位相補正量算出回路と、上記位相補正量算出回路で算出された位相補正量を用いて上記バッファ回路から出力された目標受信信号の位相を補正する位相補正回路とによって構成したものである。
【００１７】また、上記位相補正部に上記補間回路で補間された周波数と振幅の波形についてデータを切り出すデータ切り出し回路と、上記データ切り出し回路でデータを切り出す際に必要な閾値を設定する閾値設定回路を設ける。
【００１８】また、上記位相補正部に上記補間回路で補間された周波数と振幅の波形について各振幅値のべき乗を計算するべき乗計算回路を設ける。
【００１９】また、上記位相補正部に上記補間回路で補間された周波数と振幅の波形について各振幅値のべき乗を計算するべき乗計算回路と、上記べき乗計算回路で計算された周波数と振幅のべき乗の波形についてデータを切り出すデータ切り出し回路と、上記データ切り出し回路でデータを切り出す際に必要な閾値を設定する閾値設定回路を設ける。
【００２０】また、上記位相補正部に上記補間回路で補間された周波数と振幅の波形についてデータを切り出すデータ切り出し回路と、上記データ切り出し回路でデータを切り出す際に必要な閾値を設定する閾値設定回路と、上記データ切り出し回路で切り出された周波数と振幅の波形について各振幅値のべき乗を計算するべき乗計算回路を設ける。
【００２１】
【作用】この発明においては、区分周波数分析後の周波数と振幅の波形を周波数方向に補間し、補間された波形を積分して面積を算出し、その面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出するので、周波数と振幅の波形が多峰で、かつ振幅値が最大となる峰の位置が時間毎に大きく変動するような場合でも変動の影響を受けにくく、安定して基準点周波数を検出することができ、画像のぼけやにじみを除去することができる。
【００２２】また、区分周波数分析後の周波数と振幅の波形を周波数方向に補間し、補間された波形を設定した閾値に基づいて切り出すので、閾値以下の不要なノイズ成分を除去することができる。このようにして得られた波形を積分して面積を算出し、その面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出するので、周波数と振幅の波形が多峰で、かつ振幅値が最大となる峰の位置が時間毎に大きく変動するような場合でも変動の影響を受けにくく、安定して基準点周波数を検出することができ、画像のぼけやにじみを除去することができる。
【００２３】また、区分周波数分析後の周波数と振幅の波形を周波数方向に補間し、補間された波形について各振幅値のべき乗を計算するので、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。このようにして得られた波形を積分して面積を算出し、その面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出するので、周波数と振幅の波形が多峰で、かつ振幅値が最大となる峰の位置が時間毎に大きく変動するような場合でも変動の影響を受けにくく、安定して基準点周波数を検出することができ、画像のぼけやにじみを除去することができる。
【００２４】また、区分周波数分析後の周波数と振幅の波形を周波数方向に補間し、補間された波形について各振幅値のべき乗を計算するので、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。更に、べき乗計算された波形を設定した閾値に基づいて切り出すので、閾値以下の不要なノイズ成分を除去することができる。このようにして得られた波形を積分して面積を算出し、その面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出するので、周波数と振幅の波形が多峰で、かつ振幅値が最大となる峰の位置が時間毎に大きく変動するような場合でも変動の影響を受けにくく、安定して基準点周波数を検出することができ、画像のぼけやにじみを除去することができる。
【００２５】また、区分周波数分析後の周波数と振幅の波形を周波数方向に補間し、補間された波形を設定した閾値に基づいて切り出すので、閾値以下の不要なノイズ成分を除去することができる。更に、切り出された波形について各振幅値のべき乗を計算するので、計算量の削減とＳ／Ｎ比の向上が可能である。このようにして得られた波形を積分して面積を算出し、その面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出するので、周波数と振幅の波形が多峰で、かつ振幅値が最大となる峰の位置が時間毎に大きく変動するような場合でも変動の影響を受けにくく、安定して基準点周波数を検出することができ、画像のぼけやにじみを除去することができる。
【００２６】
【実施例】
実施例１．図１は、図１０に示すレーダ信号処理装置におけるこの発明の位相補正部の一実施例を示すものである。図において、４，ＲＳ，ＲＧ及びＲＤは図６及び図７R>７と同じである。また、図において、８，９，１１，１２，１３及びＧＳは図７と同じである。１４は区分周波数分析回路９で得られた周波数と振幅の波形を周波数方向に補間する補間回路、１５は補間回路１４で補間された周波数と振幅の波形を積分して面積を算出する積分回路、１６は積分回路１５で算出された面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出する面積中心検出回路である。
【００２７】次に、上記図１のように構成された位相補正部４の動作について説明する。距離補正部３から入力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧはバッファ回路８に格納され、目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳとして出力される。このレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳは区分周波数分析回路９で時間方向に小区間で周波数分析され、補間回路１４で周波数方向に補間される。積分回路１５では補間回路１４で補間された周波数と振幅の波形を積分して面積を算出し、面積中心検出回路１６で面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出した後、平滑化回路１１に出力する。平滑化回路１１では基準点周波数の時間方向に対する軌跡を平滑化し、平滑化された軌跡から位相補正量算出回路１２で位相補正量を算出する。位相補正回路１３は位相補正量算出回路１２で算出した位相補正量を用いてバッファ回路８から出力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳの位相を補正し、時間による位相ずれが補正された目標受信信号ＲＤとして周波数分析部５へ出力する。
【００２８】次に、上記図１のように構成された位相補正部４を図６及び図１２を用いて説明する。図６は区分周波数分析後の波形及びデータ補間後の波形を示した図である。時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳをＳi ，j （ここでｉはレンジビン番号、ｊはパルスヒット番号、ｉ，ｊは自然数である。）、レーダと目標重心との初期距離ＲＧの存在するレンジビン番号をｒと定義するとレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳはＳr ，j と表され、図１２（ａ）のような波形が得られる。Ｓr ，j に対し、区分周波数分析回路９で時間方向（パルスヒット方向）に小区間で周波数分析を行うと図１２（ｂ）のような波形が得られ、周波数ｆm と振幅Ａkmの関係（ここでｋは区分周波数分析番号、ｍは周波数ビン番号、ｋ，ｍは自然数である。）は“数１”で表される。
【００２９】各区分周波数分析番号ｋにおいて周波数ｆm と振幅Ａkmの波形は図６（ａ）のように表され、補間回路１４で周波数方向に補間すると図６（ｂ）のような波形が得られる。ここで、補間された波形を積分回路１５で積分すると面積Ｕk は“数５”で算出される。
【００３０】
【数５】
【００３１】面積中心検出回路１６は、面積Ｕk が半分になる時の周波数を“数６”を満足するように算出し、基準点周波数ｆk とする。
【００３２】
【数６】
【００３３】時間ｔk と基準点周波数ｆk の関係は図１２R>２（ｃ）のプロットのようになり、平滑化回路１１で平滑化を行うと図１２（ｃ）の実線のような波形が得られ、時間ｔk と周波数ｆ'kの関係は“数２”で表される。
【００３４】位相補正量算出回路１２では、位相補正量Ｗj を“数３”で算出する。
【００３５】位相補正回路１３では、Ｓi ，j の位相を位相補正量Ｗj を用いて“数４”で補正する。但し、時間による位相ずれが補正された目標受信信号ＲＤをＳ'i，jと定義する。
【００３６】実施例２．図２に示される実施例では、上記実施例１における補間回路１４と積分回路１５の間に、補間回路１４で補間された周波数と振幅の波形についてデータを切り出すデータ切り出し回路１７と、データを切り出す際に必要な閾値を設定する閾値設定回路１８を設けている。このような実施態様によれば、補間された周波数と振幅の波形を設定した閾値に基づいて切り出すので、閾値以下の不要なノイズ成分を除去することができる。
【００３７】次に、上記図２のように構成された位相補正部４の動作について説明する。距離補正部３から入力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧはバッファ回路８に格納され、目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳとして出力される。このレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳは区分周波数分析回路９で時間方向に小区間で周波数分析され、補間回路１４で周波数方向に補間された後、データ切り出し回路１７で各振幅値が閾値設定回路１８で設定した閾値を越える領域についてデータが切り出される。閾値設定回路１８では、例えば、メインローブレベルとサイドローブレベルの間に一定の閾値を設定する固定スレッショルドやアダプティブに閾値を設定するＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）等を用いて、各区分周波数分析後の波形毎に閾値を設定する。積分回路１５ではデータ切り出し回路１７で切り出された周波数と振幅の波形を積分して面積を算出し、面積中心検出回路１６で面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出した後、平滑化回路１１に出力する。平滑化回路１１では基準点周波数の時間方向に対する軌跡を平滑化し、平滑化された軌跡から位相補正量算出回路１２で位相補正量を算出する。位相補正回路１３は位相補正量算出回路１２で算出した位相補正量を用いてバッファ回路８から出力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳの位相を補正し、時間による位相ずれが補正された目標受信信号ＲＤとして周波数分析部５へ出力する。
【００３８】次に、上記図２のように構成された位相補正部４を図６及び図７を用いて説明する。図７はデータ補間した波形の切り出し後の波形を示した図である。各区分周波数分析番号ｋにおいて周波数ｆm と振幅Ａkmの波形は図６（ａ）のように表され補間回路１４で周波数方向に補間すると図６（ｂ）のような波形が得られ、データ切り出し回路１７で各振幅値が閾値設定回路１８で設定した閾値（例えば、図６（ｂ）中の一点破線ｕ）を越える領域［ａk ，ｂk ］（ここでａk は領域の開始点における周波数、ｂk は領域の終了点における周波数を表す。）についてデータの切り出しを行うと図７のような波形が得られる。ここで、切り出された波形を積分回路１５で積分すると面積Ｕk は“数７”で算出される。
【００３９】
【数７】
【００４０】面積中心検出回路１６は、面積Ｕk が半分になる時の周波数を“数８”を満足するように算出し、基準点周波数ｆk とする。
【００４１】
【数８】
【００４２】実施例３．図３に示される実施例では、上記実施例１における補間回路１４と積分回路１５の間に、補間回路１４で補間された周波数と振幅の波形について各振幅値のべき乗を計算するべき乗計算回路１９を設けている。このような実施態様によれば、補間された周波数と振幅の波形について各振幅値のべき乗を計算するので、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００４３】次に、上記図３のように構成された位相補正部４の動作について説明する。距離補正部３から入力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧはバッファ回路８に格納され、目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳとして出力される。このレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳは区分周波数分析回路９で時間方向に小区間で周波数分析され、補間回路１４で周波数方向に補間された後、べき乗計算回路１９で各振幅値のべき乗が計算される。積分回路１５ではべき乗計算回路１９で計算された周波数と振幅のべき乗の波形を積分して面積を算出し、面積中心検出回路１６で面積が半分になる時の周波数の基準点周波数として検出した後、平滑化回路１１に出力する。平滑化回路１１では基準点周波数の時間方向に対する軌跡を平滑化し、平滑化された軌跡から位相補正量算出回路１２で位相補正量を算出する。位相補正回路１３は位相補正量算出回路１２で算出した位相補正量を用いてバッファ回路８から出力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳの位相を補正し、時間による位相ずれが補正された目標受信信号ＲＤとして周波数分析部５へ出力する。
【００４４】次に、上記図３のように構成された位相補正部４を図６及び図８を用いて説明する。図８はべき乗計算後の波形を示した図である。各区分周波数分析番号ｋにおいて周波数ｆm と振幅Ａkmの波形は図６（ａ）のように表され、補間回路１４で周波数方向に補間すると図６（ｂ）のような波形が得られ、べき乗計算回路１９で各振幅値のべき乗を計算すると図８のような波形が得られる。ここで、得られた波形を積分回路１５で積分すると面積Ｕk は“数９”で算出される。
【００４５】
【数９】
【００４６】面積中心検出回路１６は、面積Ｕk が半分になる時の周波数を“数１０”を満足するように算出し、基準点周波数ｆk とする。
【００４７】
【数１０】
【００４８】実施例４．図４に示される実施例では、上記実施例１における補間回路１４と積分回路１５の間に、補間回路１４で補間された周波数と振幅の波形について各振幅値のべき乗を計算するべき乗計算回路１９と、べき乗計算回路１９で計算された周波数と振幅のべき乗の波形についてデータを切り出すデータ切り出し回路１７と、データを切り出す際に必要な閾値を設定する閾値設定回路１８を設けている。このような実施態様によれば、補間された周波数と振幅の波形について各振幅値のべき乗を計算するので、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。更に、べき乗計算された波形を設定した閾値に基づいて切り出すので、閾値以下の不要なノイズ成分を除去することができる。
【００４９】次に、上記図４のように構成された位相補正部４の動作について説明する。距離補正部３から入力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧはバッファ回路８に格納され、目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳとして出力される。このレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳは区分周波数分析回路９で時間方向に小区間で周波数分析され、補間回路１４で周波数方向に補間された後、べき乗計算回路１９で各振幅値のべき乗が計算され、データ切り出し回路１７で各振幅値が閾値設定回路１８で設定した閾値を越える領域についてデータが切り出される。閾値設定回路１８では、例えば、メインローブレベルとサイドローブレベルの間に一定の閾値を設定する固定スレッショルドやアダプティブに閾値を設定するＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ ＦａｌｓｅＡｌａｒｍ Ｒａｔｅ）等を用いて、各区分周波数分析後の波形毎に閾値を設定する。積分回路１５ではデータ切り出し回路１７で切り出された波形を積分して面積を算出し、面積中心検出回路１６で面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出した後、平滑化回路１１に出力する。平滑化回路１１では基準点周波数の時間方向に対する軌跡を平滑化し、平滑化された軌跡から位相補正量算出回路１２で位相補正量を算出する。位相補正回路１３は位相補正量算出回路１２で算出した位相補正量を用いてバッファ回路８から出力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳの位相を補正し、時間による位相ずれが補正された目標受信信号ＲＤとして周波数分析部５へ出力する。
【００５０】次に、上記図４のように構成された位相補正部４を図６，図８及び図９を用いて説明する。図１２はべき乗計算した波形の切り出し後の波形を示した図である。各区分周波数分析番号ｋにおいて周波数ｆm と振幅Ａkmの波形は図６（ａ）のように表され、補間回路１４で周波数方向に補間すると図６（ｂ）のような波形が得られ、べき乗計算回路１９で各振幅値のべき乗を計算すると図８のような波形が得られる。更に、データ切り出し回路１７で各振幅値が閾値設定回路１８で設定した閾値（例えば、図８中の一点鎖線ｖ）を越える領域［ａk ，ｂk ］（ここでａk は領域の開始点における周波数、ｂk は領域の終了点における周波数を表す。）についてデータの切り出しを行うと図１２のような波形が得られる。ここで、得られた波形を積分回路１５で積分すると面積Ｕk は“数１１”で算出される。
【００５１】
【数１１】
【００５２】面積中心検出回路１６は、面積Ｕk が半分になる時の周波数を“数１２”を満足するように算出し、基準点周波数ｆk とする。
【００５３】
【数１２】
【００５４】実施例５．図５に示される実施例では、上記実施例１における補間回路１４と積分回路１５の間に、補間回路１４で補間された周波数と振幅の波形についてデータを切り出すデータ切り出し回路１７と、データを切り出す際に必要な閾値を設定する閾値設定回路１８と、データ切り出し回路１７で切り出された周波数と振幅の波形について各振幅値のべき乗を計算するべき乗計算回路１９を設けている。このような実施態様によれば、補間された周波数と振幅の波形を設定した閾値に基づいて切り出すので、閾値以下の不要なノイズ成分を除去することができる。更に、切り出された波形について各振幅値のべき乗を計算するので、計算量の削減とＳ／Ｎ比の向上が可能である。
【００５５】次に、上記図５のように構成された位相補正部４の動作について説明する。距離補正部３から入力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧはバッファ回路８に格納され、目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳとして出力される。このレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳは区分周波数分析回路９で時間方向に小区間で周波数分析され、補間回路１４で周波数方向に補間された後、データ切り出し回路１７で各振幅値が閾値設定回路１８で設定した閾値を越える領域についてデータが切り出され、べき乗計算回路１９で各振幅値のべき乗が計算される。閾値設定回路１８では、例えば、メインローブレベルとサイドローブレベルの間に一定の閾値を設定する固定スレッショルドやアダプティブに閾値を設定するＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ ＦａｌｓｅＡｌａｒｍ Ｒａｔｅ）等を用いて、各区分周波数分析後の波形毎に閾値を設定する。積分回路１５ではべき乗計算回路１９で計算された周波数と振幅のべき乗の波形を積分して面積を算出し、面積中心検出回路１６で面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出した後、平滑化回路１１に出力する。平滑化回路１１では基準点周波数の時間方向に対する軌跡を平滑化し、平滑化された軌跡から位相補正量算出回路１２で位相補正量を算出する。位相補正回路１３は位相補正量算出回路１２で算出した位相補正量を用いてバッファ回路８から出力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳの位相を補正し、時間による位相ずれが補正された目標受信信号ＲＤとして周波数分析部５へ出力する。
【００５６】次に、上記図５のように構成された位相補正部４を図６，図７及び図９を用いて説明する。図９は切り出した波形のべき乗計算後の波形を示した図である。各区分周波数分析番号ｋにおいて周波数ｆm と振幅Ａkmの波形は図６（ａ）のように表され、補間回路１４で周波数方向に補間すると図６（ｂ）のような波形が得られ、データ切り出し回路１７で各振幅値が閾値設定回路１８で設定した閾値（例えば図６（ｂ）中の一点破線ｕ）を越える領域［ａk ，ｂk ］（ここでａk は領域の開始点における周波数、ｂk は領域の終了点における周波数を表す。）についてデータの切り出しを行うと図７のような波形が得られる。更に、べき乗計算回路１９で各振幅値のべき乗を計算すると図９のような波形が得られる。ここで、得られた波形を積分回路１５で積分すると面積Ｕk は“数１１”で算出される。
【００５７】面積中心検出回路１６は、面積Ｕk が半分になる時の周波数を“数１２”を満足するように算出し、基準点周波数ｆk とする。
【００５８】
【発明の効果】この発明は以上説明した通り、区分周波数分析後の波形の面積に着目し、その面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出するので、周波数と振幅の波形が多峰で、かつ振幅値が最大となる峰の位置が時間毎の大きく変動するような場合でも変動の影響を受けにくく、安定して基準点周波数を検出することができ、画像のぼけやにじみを除去することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１を示す位相補正部の構成図である。
【図２】この発明の実施例２を示す位相補正部の構成図である。
【図３】この発明の実施例３を示す位相補正部の構成図である。
【図４】この発明の実施例４を示す位相補正部の構成図である。
【図５】この発明の実施例５を示す位相補正部の構成図である。
【図６】区分周波数分析後の波形及びデータ補間後の波形を示す図である。
【図７】データ補間した波形の切り出し後の波形を示す図である。
【図８】べき乗計算後の波形を示す図である。
【図９】べき乗計算した波形の切り出し後の波形又は切り出した波形のべき乗計算後の波形を示す図である。
【図１０】高分解能レーダ装置のレーダ信号処理装置の構成図である。
【図１１】従来の位相補正部の構成図である。
【図１２】位相補正部の処理方法を示す図である。
【符号の説明】
１ データインタフェース部
２ パルス圧縮部
３ 距離補正部
４ 位相補正部
５ 周波数分析部
６ 検波部
７ 表示器インタフェース部
８ バッファ回路
９ 区分周波数分析回路
１０ 振幅値最大検出回路
１１ 平滑化回路
１２ 位相補正量算出回路
１３ 位相補正回路
１４ 補間回路
１５ 積分回路
１６ 面積中心検出回路
１７ データ切り出し回路
１８ 閾値設定回路
１９ べき乗計算回路
ＳＭ レーダ装置から入力された目標受信信号
ＲＳ 距離補正部３で時間による距離ずれが補正された目標受信信号
ＲＧ レーダと目標重心との初期距離
ＧＳ レーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号
ＲＤ 位相補正部４で時間による位相ずれが補正された目標受信信号
Ｄ 表示画像データ
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、高分解能レーダ装置のレーダ信号処理装置における目標受信信号の位相ずれの補正に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１０は高分解能レーダ装置のレーダ信号処理装置の構成図であり、図中、１はレーダ装置から入力された目標受信信号を内部で処理できるデータ形式に変換するデータインタフェース部、２はデータインタフェース部１で変換された目標受信信号をパルス圧縮するパルス圧縮部、３はパルス圧縮部２でパルス圧縮された目標受信信号の時間による距離ずれを補正する距離補正部、４は距離補正部３で補正された目標受信信号の時間による位相ずれを補正する位相補正部、５は位相補正部４で補正された目標受信信号のドップラ周波数を分離する周波数分析部、６は周波数分析部５で周波数分析された目標受信信号の周波数スペクトルを画像データに変換する検波部、７は検波部６で得られた画像データと表示器のインタフェースを調整し表示画像データを生成する表示器インタフェース部、ＳＭはレーダ装置から入力された目標受信信号、ＲＳは距離補正部３で時間による距離ずれが補正された目標受信信号、ＲＧはレーダと目標重心との初期距離、ＲＤは位相補正部４で時間による位相ずれが補正された目標受信信号、Ｄは表示画像データである。
【０００３】図１１は図１０のレーダ信号処理装置における従来の位相補正部４の構成図であり、図中、ＲＳ，ＲＧ，ＲＤ及び４は図１０と同じであり、８は距離補正部３より出力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧを格納するバッファ回路、９はバッファ回路８より出力されたレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号を時間方向に小区間で周波数分析する区分周波数分析回路、１０は区分周波数分析回路９で得られた周波数と振幅の波形に対して振幅値が最大となる周波数を基準点周波数として検出する振幅値最大検出回路、１１は振幅値最大検出回路１０で検出された基準点周波数の時間方向に対する軌跡を平滑化する平滑化回路、１２は平滑化回路１１で平滑化された基準点周波数の時間方向に対する軌跡から位相補正量を算出する位相補正量算出回路、１３は位相補正量算出回路１２で算出された位相補正量を用いてバッファ回路８より出力された目標受信信号の位相を補正する位相補正回路、ＧＳはレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号である。
【０００４】次に、動作について説明する。レーダ装置から入力された目標受信信号ＳＭはデータインタフェース部１で内部で処理できるデータ形式に変換され、パルス圧縮部２でパルス圧縮された後、距離補正部３で時間による距離ずれを補正し、目標受信信号ＲＳとして位相補正部４に出力する。また、距離補正部３ではレーダと目標重心との初期距離ＲＧを算出し、位相補正部４に出力する。位相補正部４では時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧを用いて目標受信信号ＲＳの時間による位相ずれを補正し、目標受信信号ＲＤとして周波数分析部５に出力する。この目標受信信号ＲＤは周波数分析部５で周波数分析されることによって周波数スペクトルに変換され、検波部６で画像データに変換された後、表示器インタフェース部７で表示器とのインタフェースを調整し、表示画像データＤとして出力される。
【０００５】次に、位相補正部４の動作について説明する。距離補正部３から入力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧはバッファ回路８に格納され、目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳとして出力される。このレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳは区分周波数分析回路９で時間方向に小区間で周波数分析され、得られた周波数と振幅の波形に対して振幅値最大検出回路１０で振幅値が最大となる周波数を基準点周波数として検出した後、平滑化回路１１に出力される。平滑化回路１１では基準点周波数の時間方向に対する軌跡を平滑化し、平滑化された軌跡から位相補正量算出回路１２で位相補正量を算出する。位相補正回路１３は位相補正量算出回路１２で算出した位相補正量を用いてバッファ回路８から出力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳの位相を補正し、時間による位相ずれが補正された目標受信信号ＲＤとして周波数分析部５へ出力する。
【０００６】更に、位相補正部４を図１２を用いて説明する。図１２は位相補正部４の処理方法を示した図である。時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳをＳi ，j （ここでｉはレンジビン番号、ｊはパルスヒット番号、ｉ，ｊは自然数である。）、レーダと目標重心との初期距離ＲＧの存在するレンジビン番号をｒと定義するとレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳはＳr，j と表され、図１２（ａ）のような波形が得られる。Ｓr ，j に対し、区分周波数分析回路９で時間方向（パルスヒット方向）に小区間で周波数分析を行うと図１２（ｂ）のような波形が得られ、周波数ｆm と振幅Ａkmの関係（ここでｋは区分周波数分析番号、ｍは周波数ビン番号、ｋ，ｍは自然数である。）は“数１”で表される。
【０００７】
【数１】
【０００８】振幅最大検出回路１０で各区分周波数分析番号ｋに対し、振幅Ａkmが最大値をとる時の周波数を検出し、それを基準点周波数ｆk とすると、時間ｔk と基準点周波数ｆk の関係は図１２（ｃ）のプロットのようになる。平滑化回路１１で図１２（ｃ）のプロットに対し、平滑化を行うと図１２（ｃ）の実線のような波形が得られ、時間ｔk と周波数ｆ'kの関係は“数２”で表される。
【０００９】
【数２】
【００１０】位相補正量算出回路１２では、位相補正量Ｗj を“数３”で算出する。
【００１１】
【数３】
【００１２】位相補正回路１３では、Ｓi ，j の位相を位相補正量Ｗj を用いて“数４”で補正する。但し、時間による位相ずれが補正された目標受信信号ＲＤをＳ'i，jと定義する。
【００１３】
【数４】
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のレーダ信号処理装置では、区分周波数分析後の周波数と振幅の波形が多峰で、かつ振幅値が最大となる峰の位置が時間毎に大きく変動するような場合、検出した基準点周波数がふらついて正確な位相補償量を算出することができず、画像がぼけたり、にじんだりするという課題があった。
【００１５】この発明はかかる課題を解決するためになされたもので、検出した基準点周波数がふらついて正確な位相補償量を算出することができず、画像がぼけたり、にじんだりするということを防止するレーダ信号処理装置を得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この発明に係るレーダ信号処理装置では、上記位相補正部を距離補正部で補正された目標受信信号及びレーダと目標重心との初期距離を格納するバッファ回路と、上記バッファ回路より出力されたレーダと目標重心との初期距離における目標受信信号を時間方向に小区間で周波数分析する区分周波数分析回路と、上記区分周波数分析回路で得られた周波数と振幅の波形を周波数方向に補間する補間回路と、上記補間回路で補間された周波数と振幅の波形を積分して面積を算出する積分回路と、上記積分回路で算出された面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出する面積中心検出回路と、上記面積中心検出回路で検出された基準点周波数の時間方向に対する軌跡を平滑化する平滑化回路と、上記平滑化回路で平滑化された基準点周波数の時間方向に対する軌跡から位相補正量を算出する位相補正量算出回路と、上記位相補正量算出回路で算出された位相補正量を用いて上記バッファ回路から出力された目標受信信号の位相を補正する位相補正回路とによって構成したものである。
【００１７】また、上記位相補正部に上記補間回路で補間された周波数と振幅の波形についてデータを切り出すデータ切り出し回路と、上記データ切り出し回路でデータを切り出す際に必要な閾値を設定する閾値設定回路を設ける。
【００１８】また、上記位相補正部に上記補間回路で補間された周波数と振幅の波形について各振幅値のべき乗を計算するべき乗計算回路を設ける。
【００１９】また、上記位相補正部に上記補間回路で補間された周波数と振幅の波形について各振幅値のべき乗を計算するべき乗計算回路と、上記べき乗計算回路で計算された周波数と振幅のべき乗の波形についてデータを切り出すデータ切り出し回路と、上記データ切り出し回路でデータを切り出す際に必要な閾値を設定する閾値設定回路を設ける。
【００２０】また、上記位相補正部に上記補間回路で補間された周波数と振幅の波形についてデータを切り出すデータ切り出し回路と、上記データ切り出し回路でデータを切り出す際に必要な閾値を設定する閾値設定回路と、上記データ切り出し回路で切り出された周波数と振幅の波形について各振幅値のべき乗を計算するべき乗計算回路を設ける。
【００２１】
【作用】この発明においては、区分周波数分析後の周波数と振幅の波形を周波数方向に補間し、補間された波形を積分して面積を算出し、その面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出するので、周波数と振幅の波形が多峰で、かつ振幅値が最大となる峰の位置が時間毎に大きく変動するような場合でも変動の影響を受けにくく、安定して基準点周波数を検出することができ、画像のぼけやにじみを除去することができる。
【００２２】また、区分周波数分析後の周波数と振幅の波形を周波数方向に補間し、補間された波形を設定した閾値に基づいて切り出すので、閾値以下の不要なノイズ成分を除去することができる。このようにして得られた波形を積分して面積を算出し、その面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出するので、周波数と振幅の波形が多峰で、かつ振幅値が最大となる峰の位置が時間毎に大きく変動するような場合でも変動の影響を受けにくく、安定して基準点周波数を検出することができ、画像のぼけやにじみを除去することができる。
【００２３】また、区分周波数分析後の周波数と振幅の波形を周波数方向に補間し、補間された波形について各振幅値のべき乗を計算するので、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。このようにして得られた波形を積分して面積を算出し、その面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出するので、周波数と振幅の波形が多峰で、かつ振幅値が最大となる峰の位置が時間毎に大きく変動するような場合でも変動の影響を受けにくく、安定して基準点周波数を検出することができ、画像のぼけやにじみを除去することができる。
【００２４】また、区分周波数分析後の周波数と振幅の波形を周波数方向に補間し、補間された波形について各振幅値のべき乗を計算するので、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。更に、べき乗計算された波形を設定した閾値に基づいて切り出すので、閾値以下の不要なノイズ成分を除去することができる。このようにして得られた波形を積分して面積を算出し、その面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出するので、周波数と振幅の波形が多峰で、かつ振幅値が最大となる峰の位置が時間毎に大きく変動するような場合でも変動の影響を受けにくく、安定して基準点周波数を検出することができ、画像のぼけやにじみを除去することができる。
【００２５】また、区分周波数分析後の周波数と振幅の波形を周波数方向に補間し、補間された波形を設定した閾値に基づいて切り出すので、閾値以下の不要なノイズ成分を除去することができる。更に、切り出された波形について各振幅値のべき乗を計算するので、計算量の削減とＳ／Ｎ比の向上が可能である。このようにして得られた波形を積分して面積を算出し、その面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出するので、周波数と振幅の波形が多峰で、かつ振幅値が最大となる峰の位置が時間毎に大きく変動するような場合でも変動の影響を受けにくく、安定して基準点周波数を検出することができ、画像のぼけやにじみを除去することができる。
【００２６】
【実施例】
実施例１．図１は、図１０に示すレーダ信号処理装置におけるこの発明の位相補正部の一実施例を示すものである。図において、４，ＲＳ，ＲＧ及びＲＤは図６及び図７R>７と同じである。また、図において、８，９，１１，１２，１３及びＧＳは図７と同じである。１４は区分周波数分析回路９で得られた周波数と振幅の波形を周波数方向に補間する補間回路、１５は補間回路１４で補間された周波数と振幅の波形を積分して面積を算出する積分回路、１６は積分回路１５で算出された面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出する面積中心検出回路である。
【００２７】次に、上記図１のように構成された位相補正部４の動作について説明する。距離補正部３から入力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧはバッファ回路８に格納され、目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳとして出力される。このレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳは区分周波数分析回路９で時間方向に小区間で周波数分析され、補間回路１４で周波数方向に補間される。積分回路１５では補間回路１４で補間された周波数と振幅の波形を積分して面積を算出し、面積中心検出回路１６で面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出した後、平滑化回路１１に出力する。平滑化回路１１では基準点周波数の時間方向に対する軌跡を平滑化し、平滑化された軌跡から位相補正量算出回路１２で位相補正量を算出する。位相補正回路１３は位相補正量算出回路１２で算出した位相補正量を用いてバッファ回路８から出力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳの位相を補正し、時間による位相ずれが補正された目標受信信号ＲＤとして周波数分析部５へ出力する。
【００２８】次に、上記図１のように構成された位相補正部４を図６及び図１２を用いて説明する。図６は区分周波数分析後の波形及びデータ補間後の波形を示した図である。時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳをＳi ，j （ここでｉはレンジビン番号、ｊはパルスヒット番号、ｉ，ｊは自然数である。）、レーダと目標重心との初期距離ＲＧの存在するレンジビン番号をｒと定義するとレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳはＳr ，j と表され、図１２（ａ）のような波形が得られる。Ｓr ，j に対し、区分周波数分析回路９で時間方向（パルスヒット方向）に小区間で周波数分析を行うと図１２（ｂ）のような波形が得られ、周波数ｆm と振幅Ａkmの関係（ここでｋは区分周波数分析番号、ｍは周波数ビン番号、ｋ，ｍは自然数である。）は“数１”で表される。
【００２９】各区分周波数分析番号ｋにおいて周波数ｆm と振幅Ａkmの波形は図６（ａ）のように表され、補間回路１４で周波数方向に補間すると図６（ｂ）のような波形が得られる。ここで、補間された波形を積分回路１５で積分すると面積Ｕk は“数５”で算出される。
【００３０】
【数５】
【００３１】面積中心検出回路１６は、面積Ｕk が半分になる時の周波数を“数６”を満足するように算出し、基準点周波数ｆk とする。
【００３２】
【数６】
【００３３】時間ｔk と基準点周波数ｆk の関係は図１２R>２（ｃ）のプロットのようになり、平滑化回路１１で平滑化を行うと図１２（ｃ）の実線のような波形が得られ、時間ｔk と周波数ｆ'kの関係は“数２”で表される。
【００３４】位相補正量算出回路１２では、位相補正量Ｗj を“数３”で算出する。
【００３５】位相補正回路１３では、Ｓi ，j の位相を位相補正量Ｗj を用いて“数４”で補正する。但し、時間による位相ずれが補正された目標受信信号ＲＤをＳ'i，jと定義する。
【００３６】実施例２．図２に示される実施例では、上記実施例１における補間回路１４と積分回路１５の間に、補間回路１４で補間された周波数と振幅の波形についてデータを切り出すデータ切り出し回路１７と、データを切り出す際に必要な閾値を設定する閾値設定回路１８を設けている。このような実施態様によれば、補間された周波数と振幅の波形を設定した閾値に基づいて切り出すので、閾値以下の不要なノイズ成分を除去することができる。
【００３７】次に、上記図２のように構成された位相補正部４の動作について説明する。距離補正部３から入力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧはバッファ回路８に格納され、目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳとして出力される。このレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳは区分周波数分析回路９で時間方向に小区間で周波数分析され、補間回路１４で周波数方向に補間された後、データ切り出し回路１７で各振幅値が閾値設定回路１８で設定した閾値を越える領域についてデータが切り出される。閾値設定回路１８では、例えば、メインローブレベルとサイドローブレベルの間に一定の閾値を設定する固定スレッショルドやアダプティブに閾値を設定するＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）等を用いて、各区分周波数分析後の波形毎に閾値を設定する。積分回路１５ではデータ切り出し回路１７で切り出された周波数と振幅の波形を積分して面積を算出し、面積中心検出回路１６で面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出した後、平滑化回路１１に出力する。平滑化回路１１では基準点周波数の時間方向に対する軌跡を平滑化し、平滑化された軌跡から位相補正量算出回路１２で位相補正量を算出する。位相補正回路１３は位相補正量算出回路１２で算出した位相補正量を用いてバッファ回路８から出力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳの位相を補正し、時間による位相ずれが補正された目標受信信号ＲＤとして周波数分析部５へ出力する。
【００３８】次に、上記図２のように構成された位相補正部４を図６及び図７を用いて説明する。図７はデータ補間した波形の切り出し後の波形を示した図である。各区分周波数分析番号ｋにおいて周波数ｆm と振幅Ａkmの波形は図６（ａ）のように表され補間回路１４で周波数方向に補間すると図６（ｂ）のような波形が得られ、データ切り出し回路１７で各振幅値が閾値設定回路１８で設定した閾値（例えば、図６（ｂ）中の一点破線ｕ）を越える領域［ａk ，ｂk ］（ここでａk は領域の開始点における周波数、ｂk は領域の終了点における周波数を表す。）についてデータの切り出しを行うと図７のような波形が得られる。ここで、切り出された波形を積分回路１５で積分すると面積Ｕk は“数７”で算出される。
【００３９】
【数７】
【００４０】面積中心検出回路１６は、面積Ｕk が半分になる時の周波数を“数８”を満足するように算出し、基準点周波数ｆk とする。
【００４１】
【数８】
【００４２】実施例３．図３に示される実施例では、上記実施例１における補間回路１４と積分回路１５の間に、補間回路１４で補間された周波数と振幅の波形について各振幅値のべき乗を計算するべき乗計算回路１９を設けている。このような実施態様によれば、補間された周波数と振幅の波形について各振幅値のべき乗を計算するので、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００４３】次に、上記図３のように構成された位相補正部４の動作について説明する。距離補正部３から入力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧはバッファ回路８に格納され、目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳとして出力される。このレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳは区分周波数分析回路９で時間方向に小区間で周波数分析され、補間回路１４で周波数方向に補間された後、べき乗計算回路１９で各振幅値のべき乗が計算される。積分回路１５ではべき乗計算回路１９で計算された周波数と振幅のべき乗の波形を積分して面積を算出し、面積中心検出回路１６で面積が半分になる時の周波数の基準点周波数として検出した後、平滑化回路１１に出力する。平滑化回路１１では基準点周波数の時間方向に対する軌跡を平滑化し、平滑化された軌跡から位相補正量算出回路１２で位相補正量を算出する。位相補正回路１３は位相補正量算出回路１２で算出した位相補正量を用いてバッファ回路８から出力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳの位相を補正し、時間による位相ずれが補正された目標受信信号ＲＤとして周波数分析部５へ出力する。
【００４４】次に、上記図３のように構成された位相補正部４を図６及び図８を用いて説明する。図８はべき乗計算後の波形を示した図である。各区分周波数分析番号ｋにおいて周波数ｆm と振幅Ａkmの波形は図６（ａ）のように表され、補間回路１４で周波数方向に補間すると図６（ｂ）のような波形が得られ、べき乗計算回路１９で各振幅値のべき乗を計算すると図８のような波形が得られる。ここで、得られた波形を積分回路１５で積分すると面積Ｕk は“数９”で算出される。
【００４５】
【数９】
【００４６】面積中心検出回路１６は、面積Ｕk が半分になる時の周波数を“数１０”を満足するように算出し、基準点周波数ｆk とする。
【００４７】
【数１０】
【００４８】実施例４．図４に示される実施例では、上記実施例１における補間回路１４と積分回路１５の間に、補間回路１４で補間された周波数と振幅の波形について各振幅値のべき乗を計算するべき乗計算回路１９と、べき乗計算回路１９で計算された周波数と振幅のべき乗の波形についてデータを切り出すデータ切り出し回路１７と、データを切り出す際に必要な閾値を設定する閾値設定回路１８を設けている。このような実施態様によれば、補間された周波数と振幅の波形について各振幅値のべき乗を計算するので、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。更に、べき乗計算された波形を設定した閾値に基づいて切り出すので、閾値以下の不要なノイズ成分を除去することができる。
【００４９】次に、上記図４のように構成された位相補正部４の動作について説明する。距離補正部３から入力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧはバッファ回路８に格納され、目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳとして出力される。このレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳは区分周波数分析回路９で時間方向に小区間で周波数分析され、補間回路１４で周波数方向に補間された後、べき乗計算回路１９で各振幅値のべき乗が計算され、データ切り出し回路１７で各振幅値が閾値設定回路１８で設定した閾値を越える領域についてデータが切り出される。閾値設定回路１８では、例えば、メインローブレベルとサイドローブレベルの間に一定の閾値を設定する固定スレッショルドやアダプティブに閾値を設定するＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ ＦａｌｓｅＡｌａｒｍ Ｒａｔｅ）等を用いて、各区分周波数分析後の波形毎に閾値を設定する。積分回路１５ではデータ切り出し回路１７で切り出された波形を積分して面積を算出し、面積中心検出回路１６で面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出した後、平滑化回路１１に出力する。平滑化回路１１では基準点周波数の時間方向に対する軌跡を平滑化し、平滑化された軌跡から位相補正量算出回路１２で位相補正量を算出する。位相補正回路１３は位相補正量算出回路１２で算出した位相補正量を用いてバッファ回路８から出力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳの位相を補正し、時間による位相ずれが補正された目標受信信号ＲＤとして周波数分析部５へ出力する。
【００５０】次に、上記図４のように構成された位相補正部４を図６，図８及び図９を用いて説明する。図１２はべき乗計算した波形の切り出し後の波形を示した図である。各区分周波数分析番号ｋにおいて周波数ｆm と振幅Ａkmの波形は図６（ａ）のように表され、補間回路１４で周波数方向に補間すると図６（ｂ）のような波形が得られ、べき乗計算回路１９で各振幅値のべき乗を計算すると図８のような波形が得られる。更に、データ切り出し回路１７で各振幅値が閾値設定回路１８で設定した閾値（例えば、図８中の一点鎖線ｖ）を越える領域［ａk ，ｂk ］（ここでａk は領域の開始点における周波数、ｂk は領域の終了点における周波数を表す。）についてデータの切り出しを行うと図１２のような波形が得られる。ここで、得られた波形を積分回路１５で積分すると面積Ｕk は“数１１”で算出される。
【００５１】
【数１１】
【００５２】面積中心検出回路１６は、面積Ｕk が半分になる時の周波数を“数１２”を満足するように算出し、基準点周波数ｆk とする。
【００５３】
【数１２】
【００５４】実施例５．図５に示される実施例では、上記実施例１における補間回路１４と積分回路１５の間に、補間回路１４で補間された周波数と振幅の波形についてデータを切り出すデータ切り出し回路１７と、データを切り出す際に必要な閾値を設定する閾値設定回路１８と、データ切り出し回路１７で切り出された周波数と振幅の波形について各振幅値のべき乗を計算するべき乗計算回路１９を設けている。このような実施態様によれば、補間された周波数と振幅の波形を設定した閾値に基づいて切り出すので、閾値以下の不要なノイズ成分を除去することができる。更に、切り出された波形について各振幅値のべき乗を計算するので、計算量の削減とＳ／Ｎ比の向上が可能である。
【００５５】次に、上記図５のように構成された位相補正部４の動作について説明する。距離補正部３から入力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧはバッファ回路８に格納され、目標受信信号ＲＳ及びレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳとして出力される。このレーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号ＧＳは区分周波数分析回路９で時間方向に小区間で周波数分析され、補間回路１４で周波数方向に補間された後、データ切り出し回路１７で各振幅値が閾値設定回路１８で設定した閾値を越える領域についてデータが切り出され、べき乗計算回路１９で各振幅値のべき乗が計算される。閾値設定回路１８では、例えば、メインローブレベルとサイドローブレベルの間に一定の閾値を設定する固定スレッショルドやアダプティブに閾値を設定するＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ ＦａｌｓｅＡｌａｒｍ Ｒａｔｅ）等を用いて、各区分周波数分析後の波形毎に閾値を設定する。積分回路１５ではべき乗計算回路１９で計算された周波数と振幅のべき乗の波形を積分して面積を算出し、面積中心検出回路１６で面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出した後、平滑化回路１１に出力する。平滑化回路１１では基準点周波数の時間方向に対する軌跡を平滑化し、平滑化された軌跡から位相補正量算出回路１２で位相補正量を算出する。位相補正回路１３は位相補正量算出回路１２で算出した位相補正量を用いてバッファ回路８から出力された時間による距離ずれが補正された目標受信信号ＲＳの位相を補正し、時間による位相ずれが補正された目標受信信号ＲＤとして周波数分析部５へ出力する。
【００５６】次に、上記図５のように構成された位相補正部４を図６，図７及び図９を用いて説明する。図９は切り出した波形のべき乗計算後の波形を示した図である。各区分周波数分析番号ｋにおいて周波数ｆm と振幅Ａkmの波形は図６（ａ）のように表され、補間回路１４で周波数方向に補間すると図６（ｂ）のような波形が得られ、データ切り出し回路１７で各振幅値が閾値設定回路１８で設定した閾値（例えば図６（ｂ）中の一点破線ｕ）を越える領域［ａk ，ｂk ］（ここでａk は領域の開始点における周波数、ｂk は領域の終了点における周波数を表す。）についてデータの切り出しを行うと図７のような波形が得られる。更に、べき乗計算回路１９で各振幅値のべき乗を計算すると図９のような波形が得られる。ここで、得られた波形を積分回路１５で積分すると面積Ｕk は“数１１”で算出される。
【００５７】面積中心検出回路１６は、面積Ｕk が半分になる時の周波数を“数１２”を満足するように算出し、基準点周波数ｆk とする。
【００５８】
【発明の効果】この発明は以上説明した通り、区分周波数分析後の波形の面積に着目し、その面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出するので、周波数と振幅の波形が多峰で、かつ振幅値が最大となる峰の位置が時間毎の大きく変動するような場合でも変動の影響を受けにくく、安定して基準点周波数を検出することができ、画像のぼけやにじみを除去することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１を示す位相補正部の構成図である。
【図２】この発明の実施例２を示す位相補正部の構成図である。
【図３】この発明の実施例３を示す位相補正部の構成図である。
【図４】この発明の実施例４を示す位相補正部の構成図である。
【図５】この発明の実施例５を示す位相補正部の構成図である。
【図６】区分周波数分析後の波形及びデータ補間後の波形を示す図である。
【図７】データ補間した波形の切り出し後の波形を示す図である。
【図８】べき乗計算後の波形を示す図である。
【図９】べき乗計算した波形の切り出し後の波形又は切り出した波形のべき乗計算後の波形を示す図である。
【図１０】高分解能レーダ装置のレーダ信号処理装置の構成図である。
【図１１】従来の位相補正部の構成図である。
【図１２】位相補正部の処理方法を示す図である。
【符号の説明】
１ データインタフェース部
２ パルス圧縮部
３ 距離補正部
４ 位相補正部
５ 周波数分析部
６ 検波部
７ 表示器インタフェース部
８ バッファ回路
９ 区分周波数分析回路
１０ 振幅値最大検出回路
１１ 平滑化回路
１２ 位相補正量算出回路
１３ 位相補正回路
１４ 補間回路
１５ 積分回路
１６ 面積中心検出回路
１７ データ切り出し回路
１８ 閾値設定回路
１９ べき乗計算回路
ＳＭ レーダ装置から入力された目標受信信号
ＲＳ 距離補正部３で時間による距離ずれが補正された目標受信信号
ＲＧ レーダと目標重心との初期距離
ＧＳ レーダと目標重心との初期距離ＲＧにおける目標受信信号
ＲＤ 位相補正部４で時間による位相ずれが補正された目標受信信号
Ｄ 表示画像データ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 レーダ装置から入力された目標受信信号を内部で処理できるデータ形式に変換するデータインタフェース部と、上記インタフェース部で変換された目標受信信号をパルス圧縮するパルス圧縮部と、上記パルス圧縮部でパルス圧縮された目標受信信号の時間による距離ずれを補正する距離補正部と、上記距離補正部で補正された目標受信信号の時間による位相ずれを補正する位相補正部と、上記位相補正部で補正された目標受信信号のドップラ周波数を分離する周波数分析部と、上記周波数分析部で周波数分析された目標受信信号の周波数スペクトルを画像データに変換する検波部と、上記検波部で得られた画像データと表示器のインタフェースを調整し表示画像データを生成する表示器インタフェース部とを備えたレーダ信号処理装置において、上記位相補正部を上記距離補正部で補正された目標受信信号及びレーダと目標重心との初期距離を格納するバッファ回路と、上記バッファ回路より出力されたレーダと目標重心との初期距離における目標受信信号を時間方向に小区間で周波数分析する区分周波数分析回路と、上記区分周波数分析回路で得られた周波数と振幅の波形を周波数方向に補間する補間回路と、上記補間回路で補間された周波数と振幅の波形を分析して面積を算出する積分回路と、上記積分回路で算出された面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出する面積中心検出回路と、上記面積中心検出回路で検出された基準点周波数の時間方向に対する軌跡を平滑化する平滑化回路と、上記平滑化回路で平滑化された基準点周波数の時間方向に対する軌跡から位相補正量を算出する位相補正量算出回路と、上記位相補正量算出回路で算出された位相補正量を用いて上記バッファ回路から出力された目標受信信号の位相を補正する位相補正回路を具備したことを特徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項２】 上記位相補正部に上記補間回路で補間された周波数と振幅の波形についてデータを切り出し、切り出された周波数と振幅の波形を積分回路へ出力するデータ切り出し回路と、上記データ切り出し回路でデータを切り出す際に必要な閾値を設定する閾値設定回路を設けたことを特徴とする請求項１記載のレーダ信号処理装置。
【請求項３】 上記位相補正部の補間回路と積分回路との間に上記補間回路で補間された周波数と振幅の波形について各振幅値のべき乗を計算するべき乗計算回路を設けたことを特徴とする請求項１記載のレーダ信号処理装置。
【請求項４】 上記位相補正部に上記補間回路で補間された周波数と振幅の波形について各振幅値のべき乗を計算するべき乗計算回路と、上記べき乗計算回路で計算された周波数と振幅のべき乗の波形についてデータを切り出し、切り出された周波数と振幅の波形を積分回路へ出力するデータ切り出し回路と、上記データ切り出し回路でデータを切り出す際に必要な閾値を設定する閾値設定回路を設けたことを特徴とする請求項１記載のレーダ信号処理装置。
【請求項５】 上記位相補正部に上記補間回路で補間された周波数と振幅の波形についてデータを切り出すデータ切り出し回路と、上記データ切り出し回路でデータを切り出す際に必要な閾値を設定する閾値設定回路と、上記データ切り出し回路で切り出された周波数と振幅の波形について各振幅値のべき乗を計算し、その計算結果を積分回路へ出力するべき乗計算回路を設けたことを特徴とする請求項１記載のレーダ信号処理装置。
【請求項１】 レーダ装置から入力された目標受信信号を内部で処理できるデータ形式に変換するデータインタフェース部と、上記インタフェース部で変換された目標受信信号をパルス圧縮するパルス圧縮部と、上記パルス圧縮部でパルス圧縮された目標受信信号の時間による距離ずれを補正する距離補正部と、上記距離補正部で補正された目標受信信号の時間による位相ずれを補正する位相補正部と、上記位相補正部で補正された目標受信信号のドップラ周波数を分離する周波数分析部と、上記周波数分析部で周波数分析された目標受信信号の周波数スペクトルを画像データに変換する検波部と、上記検波部で得られた画像データと表示器のインタフェースを調整し表示画像データを生成する表示器インタフェース部とを備えたレーダ信号処理装置において、上記位相補正部を上記距離補正部で補正された目標受信信号及びレーダと目標重心との初期距離を格納するバッファ回路と、上記バッファ回路より出力されたレーダと目標重心との初期距離における目標受信信号を時間方向に小区間で周波数分析する区分周波数分析回路と、上記区分周波数分析回路で得られた周波数と振幅の波形を周波数方向に補間する補間回路と、上記補間回路で補間された周波数と振幅の波形を分析して面積を算出する積分回路と、上記積分回路で算出された面積が半分になる時の周波数を基準点周波数として検出する面積中心検出回路と、上記面積中心検出回路で検出された基準点周波数の時間方向に対する軌跡を平滑化する平滑化回路と、上記平滑化回路で平滑化された基準点周波数の時間方向に対する軌跡から位相補正量を算出する位相補正量算出回路と、上記位相補正量算出回路で算出された位相補正量を用いて上記バッファ回路から出力された目標受信信号の位相を補正する位相補正回路を具備したことを特徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項２】 上記位相補正部に上記補間回路で補間された周波数と振幅の波形についてデータを切り出し、切り出された周波数と振幅の波形を積分回路へ出力するデータ切り出し回路と、上記データ切り出し回路でデータを切り出す際に必要な閾値を設定する閾値設定回路を設けたことを特徴とする請求項１記載のレーダ信号処理装置。
【請求項３】 上記位相補正部の補間回路と積分回路との間に上記補間回路で補間された周波数と振幅の波形について各振幅値のべき乗を計算するべき乗計算回路を設けたことを特徴とする請求項１記載のレーダ信号処理装置。
【請求項４】 上記位相補正部に上記補間回路で補間された周波数と振幅の波形について各振幅値のべき乗を計算するべき乗計算回路と、上記べき乗計算回路で計算された周波数と振幅のべき乗の波形についてデータを切り出し、切り出された周波数と振幅の波形を積分回路へ出力するデータ切り出し回路と、上記データ切り出し回路でデータを切り出す際に必要な閾値を設定する閾値設定回路を設けたことを特徴とする請求項１記載のレーダ信号処理装置。
【請求項５】 上記位相補正部に上記補間回路で補間された周波数と振幅の波形についてデータを切り出すデータ切り出し回路と、上記データ切り出し回路でデータを切り出す際に必要な閾値を設定する閾値設定回路と、上記データ切り出し回路で切り出された周波数と振幅の波形について各振幅値のべき乗を計算し、その計算結果を積分回路へ出力するべき乗計算回路を設けたことを特徴とする請求項１記載のレーダ信号処理装置。
【図１】
【図７】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図７】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【特許番号】第２８２２８２７号
【登録日】平成１０年（１９９８）９月４日
【発行日】平成１０年（１９９８）１１月１１日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−２４７１
【出願日】平成５年（１９９３）１月１１日
【公開番号】特開平６−２０１８１６
【公開日】平成６年（１９９４）７月２２日
【審査請求日】平成９年（１９９７）６月１２日
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【参考文献】
【文献】特開 平６−３４４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−１８６１８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−１３１７８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平２−２６３１７７（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成１０年（１９９８）９月４日
【発行日】平成１０年（１９９８）１１月１１日
【国際特許分類】
【出願日】平成５年（１９９３）１月１１日
【公開番号】特開平６−２０１８１６
【公開日】平成６年（１９９４）７月２２日
【審査請求日】平成９年（１９９７）６月１２日
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【参考文献】
【文献】特開 平６−３４４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−１８６１８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−１３１７８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平２−２６３１７７（ＪＰ，Ａ）
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