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技術 パルスレーダ装置

出願人 三菱電機株式会社
発明者 原照幸
出願日 2008年4月22日 (11年5ヶ月経過) 出願番号 2008-111577
公開日 2009年11月12日 (9年11ヶ月経過) 公開番号 2009-264788
状態 特許登録済
技術分野 レーダ方式及びその細部
主要キーワード 送信パルス数 距離計測器 相対速度範囲 送信パルス列 パルス繰返し周期 周波数制御器 パルス繰り返し周期 送信キャリア信号
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (19)

課題

従来装置は、連続した同じ周波数送信パルスに対する受信信号に対して、MTI処理によりクラッタ抑圧処理を行うため、相対速度0m/secの反射物からのクラッタ抑圧できるが、低速移動目標の受信信号も抑圧し、検出性能劣化する。

解決手段

パルス繰り返し周期毎に周波数が重複なく所定周波数で変化するパルス列が、繰り返される送信信号目標方向へ送信し、目標および背景よりの反射信号から送信パルスと同じ周波数を用いて、生成された受信ビデオ信号を用いてMTI処理により背景からのクラッタの抑圧をクラッタ抑圧器で行い、合成帯域器でクラッタ抑圧器による全ての周波数の記送信パルスに対するMTI処理後の信号を用いて、合成帯域処理を行い、検波器で、合成帯域器からの出力の振幅値を求め、合成帯域処理による目標の高分解能測距結果を出力する。

概要

背景

合成帯域処理による高距分解能の測距を行い、かつクラッタ抑圧を行う従来のパルスレーダ装置として、例えば非特許文献1に示すものがある。この装置では、送信時に、連続した2つの送信パルスに対し同じ周波数、連続した2つの送信パルス毎にステップ状に変化した異なる周波数で送信を行う。
受信時には、連続した同じ周波数の送信パルスに対する受信信号に対して、MTI(Moving Target Indicator)処理によりクラッタを抑圧した後に、全ての異なる周波数のMTI処理後の信号を用いて帯域の合成を行い、高距離分解能の測距を行う。
また、特許文献1には、合成帯域処理に対しMTI処理を適用する記述があるが、どのような送信パルスを送信するか、あるいは、受信信号に対してどのように処理するかの具体的な説明は記載されていない。
さらに、合成帯域処理に関する先行技術文献としては、非特許文献2が、MTI処理に関する先行文献としては、非特許文献3がある。

特開平11−211815号公報
Zhang, Q.; Yeo, T.S.; Du, G.著「ISAR imaging in strong ground clutter by using a new stepped-frequency signal mode」、IGRASS’02 2002.Page(s):2753 - 2755 vol.5
Donald R.Wehner著「High-Resolution Radar」、Second Edition、Artech House、Chapter 5、第197頁〜第237頁
吉田 孝監修「改定レーダ技術」、電子情報通信学会、P.67-84.

概要

従来装置は、連続した同じ周波数の送信パルスに対する受信信号に対して、MTI処理によりクラッタ抑圧処理を行うため、相対速度0m/secの反射物からのクラッタを抑圧できるが、低速移動目標の受信信号も抑圧し、検出性能劣化する。パルス繰り返し周期毎に周波数が重複なく所定周波数で変化するパルス列が、繰り返される送信信号目標方向へ送信し、目標および背景よりの反射信号から送信パルスと同じ周波数を用いて、生成された受信ビデオ信号を用いてMTI処理により背景からのクラッタの抑圧をクラッタ抑圧器で行い、合成帯域器でクラッタ抑圧器による全ての周波数の記送信パルスに対するMTI処理後の信号を用いて、合成帯域処理を行い、検波器で、合成帯域器からの出力の振幅値を求め、合成帯域処理による目標の高分解能測距結果を出力する。

目的

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、クラッタの抑圧が可能で合成帯域処理によって高距離分解能の測距行い、且つ低速移動目標検出性能に優れたパルスレーダ装置を得ることを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

パルス繰り返し周期毎に送信周波数重複なく所定の周波数で変化する送信パルス列が、繰り返される送信信号を生成して目標方向へ送信し、パルス繰り返し周期毎に得られる目標および背景からの反射信号から送信信号と同じ基準中間周波数信号を用いて、受信ビデオ信号を生成するパルスレーダ装置であって、送信信号を生成するため、パルス繰り返し周期と、パルス繰り返し周期毎に送信周波数が重複なく所定の周波数で変化する複数個の周波数を設定するパルス繰り返し周期・周波数制御器と、繰り返される送信パルス列から同じ周波数の送信パルスに対する受信ビデオ信号を用いてMTI処理による背景からの反射信号であるクラッタ抑圧を行うクラッタ抑圧器と、クラッタ抑圧器による全ての周波数の送信パルスに対するMTI処理後の信号を用いて、合成帯域処理を行う合成帯域器と、合成帯域器からの出力の振幅値を求め、合成帯域処理による目標の高分解能測距結果を出力する検波器を備えることを特徴とするパルスレーダ装置。

請求項2

パルス繰り返し周期・周波数制御器は、繰り返し送信パルス列を何れも、同じ送信周波数、同じ送信パルス毎の周波数の変化でかつ同じパルス繰り返し周期になるよう設定することを特徴とする特徴とする請求項1に記載のパルスレーダ装置。

請求項3

パルス繰り返し周期・周波数制御器は、繰り返し送信パルス列を、同じ送信周波数、同じ送信パルス毎の周波数の変化であるが、パルス繰り返し周期が異なるよう設定することを特徴とする特徴とする請求項1に記載のパルスレーダ装置。

請求項4

パルス繰り返し周期・周波数制御器は、繰り返し送信パルス列を、同じ送信周波数、同じパルス繰り返し周期であるが、送信パルス毎の周波数の変化が異なるよう設定することを特徴とする特徴とする請求項1に記載のパルスレーダ装置。

請求項5

パルス繰り返し周期・周波数制御器は、繰り返し送信パルス列を、同じ送信周波数であるが、パルス繰り返し周期と送信パルス毎の周波数の変化が異なるよう設定することを特徴とする特徴とする請求項1に記載のパルスレーダ装置。

請求項6

パルス繰り返し周期・周波数制御器は、予め定めた相対速度範囲の目標に対するクラッタ抑圧器での前期MTI処理の抑圧量が予め定めた値以下になるように、前記パルス繰り返し周期、前記送信周波数、前期送信パルス毎の周波数の変化を設定することを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載のパルスレーダ装置。

請求項7

合成帯域処理後の高分解能測距結果と前記パルス繰り返し周期、前記送信周波数、前期送信パルス毎の周波数の変化の情報を用いて、目標の相対速度、相対距離を求める相対速度距離計測器を付加したことを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載のパルスレーダ装置。

技術分野

0001

この発明は、目標からの反射波合成帯域処理によって高距分解能の測距を行い、かつクラッタ抑圧を行うパルスレーダ装置に関する。

背景技術

0002

合成帯域処理による高距離分解能の測距を行い、かつクラッタの抑圧を行う従来のパルスレーダ装置として、例えば非特許文献1に示すものがある。この装置では、送信時に、連続した2つの送信パルスに対し同じ周波数、連続した2つの送信パルス毎にステップ状に変化した異なる周波数で送信を行う。
受信時には、連続した同じ周波数の送信パルスに対する受信信号に対して、MTI(Moving Target Indicator)処理によりクラッタを抑圧した後に、全ての異なる周波数のMTI処理後の信号を用いて帯域の合成を行い、高距離分解能の測距を行う。
また、特許文献1には、合成帯域処理に対しMTI処理を適用する記述があるが、どのような送信パルスを送信するか、あるいは、受信信号に対してどのように処理するかの具体的な説明は記載されていない。
さらに、合成帯域処理に関する先行技術文献としては、非特許文献2が、MTI処理に関する先行文献としては、非特許文献3がある。

0003

特開平11−211815号公報
Zhang, Q.; Yeo, T.S.; Du, G.著「ISAR imaging in strong ground clutter by using a new stepped-frequency signal mode」、IGRASS’02 2002.Page(s):2753 - 2755 vol.5
Donald R.Wehner著「High-Resolution Radar」、Second Edition、Artech House、Chapter 5、第197頁〜第237頁
吉田 孝監修「改定レーダ技術」、電子情報通信学会、P.67-84.

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、従来技術には以下の課題がある。最初に従来技術の課題を明確にするために、MTI処理の原理について説明する。一般に、MTI処理は、地面等からのクラッタが存在する環境において、クラッタを抑圧し航空機等の移動目標を検出するために用いられる。

0005

パルスレーダ装置が静止している場合、図16に示すように、移動物である航空機等の目標とパルスレーダ装置の間には、相対速度が生じ、移動物である航空機等の目標からの反射受信信号には相対速度に応じたドップラー周波数が生じる。一方、静止物である地面等のクラッタとパルスレーダ装置間には、相対速度が0m/secとなり、静止物である地面等のクラッタからの反射受信信号には、ドップラー周波数の影響を受けない。(ドップラー周波数は0 Hzとなる。)

0006

MTI処理は、このドップラー周波数を利用し、図17に示すように、ある時間間隔図17の場合は1パルス繰り返し周期)はなれた同じ周波数の送信パルスに対する反射受信信号間で引き算を行うことにより、相対速度が0m/secの反射物からの反射受信信号、すなわちクラッタからの反射受信信号を抑圧するものである。

0007

非特許文献1記載の従来のパルスレーダ装置では、連続した同じ周波数の送信パルスに対する受信信号に対して、MTI処理によりクラッタ抑圧処理を行う。そのため、MTI処理を行う2つのパルス間の時間間隔はパルス繰り返し周期Tpriとなり、その場合のレーダ装置と反射物との相対速度vに対する合成帯域処理後の信号に対するMTI処理による抑圧特性次式で表される。

0008

0009

ただし、Nは送信パルス数、f0は送信最小周波数、Δfは周波数ステップ幅、cは光速を示す。

0010

図18に、送信パルス数N=512、送信最小周波数f0=10GHz、周波数ステップ幅Δf=1MHz、パルス繰返し周期Tpri=50μsecとし、相対速度vを−20から20m/secまで変化させた場合のMTI処理の抑圧特性を示す。

0011

図18からも分かるように、従来のパルスレーダ装置のMTI処理では、相対速度は0m/secの反射物からの受信信号を抑圧できることが分かる。しかしながら、例えば、15m/secの相対速度の目標に対しても約16dB抑圧してしまい、低速移動目標の検出性能劣化する課題があった。

0012

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、クラッタの抑圧が可能で合成帯域処理によって高距離分解能の測距行い、且つ低速移動目標検出性能に優れたパルスレーダ装置を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

0013

この発明に係るパルスレーダ装置は、
パルス繰り返し周期毎に送信周波数重複なく所定の周波数で変化する送信パルス列が、繰り返される送信信号を生成して目標方向へ送信し、パルス繰り返し周期毎に得られる目標および背景からの反射信号から送信信号と同じ基準中間周波数信号を用いて、受信ビデオ信号を生成するパルスレーダ装置であって、
送信信号を生成するため、パルス繰り返し周期と、パルス繰り返し周期毎に送信周波数が重複なく所定の周波数で変化する複数個の周波数を設定するパルス繰り返し周期・周波数制御器と、
繰り返される送信パルス列から同じ周波数の送信パルスに対する受信ビデオ信号を用いてMTI処理による背景からの反射信号であるクラッタの抑圧を行うクラッタ抑圧器と、
クラッタ抑圧器による全ての周波数の送信パルスに対するMTI処理後の信号を用いて、合成帯域処理を行う合成帯域器と、
合成帯域器からの出力の振幅値を求め、合成帯域処理による目標の高分解能測距結果を出力する検波器を備える。

発明の効果

0014

この発明のパルスレーダ装置によれば、パルス繰り返し周期毎に送信周波数が重複なく所定の周波数で変化する送信パルス列が、繰り返される送信信号を目標方向へ送信し、
前記パルス繰り返し周期毎に得られる目標および背景からの反射信号から送信パルスと同じ周波数を用いて、生成された受信ビデオ信号を用いてMTI処理による目標以外の反射物からの反射信号であるクラッタの抑圧をクラッタ抑圧器で行い、合成帯域器でクラッタ抑圧器による全ての周波数の前記送信パルスに対する前記MTI処理後の信号を用いて、合成帯域処理を行い、検波器で、合成帯域器からの出力の振幅値を求め、合成帯域処理による目標の高分解能測距結果を出力するので、クラッタの抑圧が可能で、且つ合成帯域処理によって高距離分解能の測距が可能であることに加え、低速移動目標検出性能の劣化の低減を図ることができる。

発明を実施するための最良の形態

0015

以下、この発明のパルスレーダ装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。この発明のパルスレーダ装置は、クラッタの抑圧が可能で、且つ合成帯域処理によって高距離分解能の測距が可能であることに加え、低速移動目標検出性能の劣化の低減を図ることができる。

0016

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1におけるパルスレーダ装置の構成図である。図1を用いて、各構成要素の機能について説明する。

0017

パルス繰り返し周期・周波数制御器1は、1つのパルス繰り返し周期を設定するとともに、パルス繰り返し周期毎に送信周波数が重複なく所定の周波数で変化するN個の周波数を繰り返し設定する。図2に、具体的な周波数の設定例を示す。この例では、送信最小周波数f0、周波数ステップ間隔Δfでパルス毎にステップ状に周波数が変化するN個の周波数を繰り返し設定している。

0018

その際、次式を用いて予め、合成帯域処理後の信号に対するMTI処理による抑圧特性を計算し、想定するレーダ装置と反射物との相対速度vの範囲の抑圧度が小さくなるように、送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δf、パルス繰返し周期Tpriを設定する。

0019

0020

図3に例えば、レーダ装置との相対速度が10から20m/secの範囲の反射物からの反射受信信号に対するMTI処理による合成帯域処理後の信号の抑圧度を−5dB以上にしたい場合に、式(2)を用いて求めた抑圧特性を示す。この場合の、送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δf、パルス繰返し周期Tpriはそれぞれ、N=512、f0=10GHz、周波数ステップ幅Δf=1MHz、Tpri=50μsecである。

0021

タイミング発生器2は、パルス繰り返し周期・周波数制御器1からのパルス繰り返し周期情報を用いて、パルス繰り返し周期Tpriの間隔で、タイミング信号を発生する。このタイミング信号は、周波数シンセサイザ3では周波数切替信号として使用され、パルス変調器7ではパルス変調信号として使用され、送受切替器9では送受切替信号として使用される。

0022

周波数シンセサイザ3は、タイミング発生器2からのタイミング信号(周波数切替信号に相当)によって、パルス繰り返し周期・周波数制御器1から入力され送信周波数情報に応じて、パルス繰り返し周期Tpri毎に周波数を生成し、分配器4aに出力する。

0023

分配器4aは、周波数シンセサイザ3からの入力信号を2分し、一方を送信信号生成用の局部発振信号として周波数変換器6aに出力し、もう一方を中間周波数信号生成用の局部発振信号として、周波数変換器6bに出力する。

0024

基準中間周波数信号生成器5は、基準中間周波数信号を生成する。周波数変換器6aは、分配器4aからの局部発振信号の周波数と、基準中間周波数信号生成器5で生成された基準中間周波数信号の周波数との和の周波数の送信キャリア信号を生成する。

0025

パルス変調器7は、周波数変換器6aで生成された送信キャリア信号に対して、タイミング発生器2からのタイミング信号(パルス変調信号に相当)によって、パルス繰り返し周期Tpri毎に、予め定めたパルス幅Tpのパルス変調を行う。電力増幅器8は、パルス変調器7の出力信号を取り込み、電力増幅を行う。

0026

送受切替器9は、タイミング発生器2からのタイミング信号(送受切替信号に相当)によって、パルス繰り返し周期Tpri毎に、予め定めた時間間隔で、電力増幅器8からの入力信号を出力する。アンテナ10は、送受切替器9からの入力信号を、送信信号として空間へ放射する。

0027

空間に放射された送信信号は、目標11、および背景に反射し、反射信号となってアンテナ10で受信され、送受切替器9に出力される。送受切替器9は、タイミング発生器2からのタイミング信号(送受切替信号に相当)によって、パルス繰り返し周期Tpri毎に、予め定めた時間間隔で、アンテナ10からの入力信号を周波数変換器6bに出力する。

0028

また、周波数変換器6bには、中間周波数信号の生成用として、分配器4aからの局部発振信号も入力される。そして、周波数変換器6bは、受信信号の周波数と局部発振信号の周波数との差の周波数である中間周波数信号を生成し、中間周波数増幅器12へ出力する。

0029

中間周波数増幅器12は、中間周波数信号の電力増幅を行い、その結果を分配器4bに出力する。分配器4bは、中間周波数増幅器12で増幅された中間周波数信号を2分し、それぞれを位相検波器14a、14bに出力する。

0030

一方、90度ハイブリッド器13は、基準中間周波数信号生成器5で生成された基準中間周波数信号を、90度の位相差を持った2つの信号に分離し、位相検波器14a、14bに出力する。位相検波器14a、14bは、分配器4bからの入力信号、および90度ハイブリッド器13からの入力信号から、中間周波数信号の周波数と基準中間周波数信号の周波数との差の周波数を持ち、互いに90度の位相差を持つI成分、Q成分のビデオ信号(以下、I、Qビデオ信号と称す)を生成する。

0031

生成されたI、Qビデオ信号は、サンプリング周波数が1/Tp(送信パルス幅Tpの逆数に相当)のA/D変換器15a、15bに入力され、送信パルス幅Tpと同じ間隔のレンジビン毎ディジタルI、Qビデオ信号に変換され、ビデオ信号保存用メモリ16に記憶される。ビデオ信号保存用メモリ16は、パルス繰り返し周期Tpriの2N倍の時間間隔のすべてのレンジビン番号のディジタルIビデオ信号を実部、ディジタルQビデオ信号を虚部とした複素ディジタルビデオ信号を保存する。

0032

クラッタ抑圧器17は、図4に示すように、ビデオ信号保存用メモリ16から、N倍のTpriの時間間隔ずつ離れた同じ周波数の送信パルスに対する受信信号から得られた同じレンジビン番号のN組の複素ディジタルビデオ信号を取り出し、複素ディジタルビデオ信号の各組に対し、MTI処理を行い、N個のMTI処理後複素ディジタルビデオ信号を生成し、合成帯域器18に出力する。

0033

合成帯域器18は、クラッタ抑圧器17から入力されたMTI処理後複素ディジタルビデオ信号を逆フーリエ変換することによって、帯域の合成を行い、パルス幅Tp以下の距離分解能ΔRを持つ複素信号を生成し、その結果を包絡線検波器19に出力する。包絡線検波器19は、合成帯域器18から入力されるすべての複素信号の振幅値を求め、合成帯域処理による高分解能相対距離計測結果として、表示器20に出力する。表示器20は、包絡線検波器19からの入力信号を表示する。

0034

以上のように、実施の形態1によれば、クラッタの抑圧が可能で、且つ合成帯域処理によって高距離分解能の測距が可能であるパルスレーダ装置において、低速移動目標検出性能の劣化の低減を図ることができる。

0035

実施の形態2.
図5は、この発明の実施の形態2におけるパルス繰り返し周期・周波数制御器1での送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δf、および、2種類のパルス繰返し周期Tpri1とTpri2設定の例である。パルスレーダ装置の構成図は図1と同じである。

0036

次に、この実施の形態2におけるパルスレーダ装置の動作について、先の実施の形態1と動作と異なる新たなパルス繰り返し周期・周波数制御器1とクラッタ抑圧器17を中心に説明する。

0037

パルス繰り返し周期・周波数制御器1は、2種類のパルス繰り返し周期Tpri1とTpri2を設定するとともに、パルス繰り返し周期Tpri1毎に送信周波数が重複なく所定の周波数で変化するN個の周波数と、パルス繰り返し周期Tpri2毎に同じN個の周波数を用い、同じ順序で重複なく周波数が変化するN個の周波数を連続して設定する。

0038

図5に、具体的な周波数の設定例を示す。この例では、最初にパルス繰り返し周期Tpri1で送信最小周波数f0、周波数ステップ間隔Δfでパルス毎にステップ状に周波数が変化するN個の周波数を設定し、次に、パルス繰り返し周期Tpri2で送信最小周波数f0、周波数ステップ間隔Δfでパルス毎にステップ状に周波数が変化するN個の周波数を設定している。

0039

その際、次式を用いて予め、合成帯域処理後の信号に対するMTI処理による抑圧特性を計算し、想定するレーダ装置と反射物との相対速度vの範囲の抑圧度が小さくなるように、送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δf、パルス繰返し周期Tpri1、Tpri2を設定する。

0040

0041

図6に例えば、レーダ装置との相対速度が2から20m/secの範囲の反射物からの反射受信信号に対するMTI処理による合成帯域処理後の信号の抑圧度を−5dB以上にしたい場合に、式(3)を用いて求めた抑圧特性である。この場合の、送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δf、パルス繰返し周期Tpriはそれぞれ、N=512、f0=10GHz、周波数ステップ幅Δf=1MHz、Tpri1=50μsec、Tpri2=60μsecである。

0042

以降、タイミング発生器2からビデオ信号保存用メモリ16までは、実施の形態1と同様である。

0043

クラッタ抑圧器17は、図7に示すように、ビデオ信号保存用メモリ16から、((N−n)Tpri1+nTpri2) [n=0、1、・・・、N−1]倍の時間間隔ずつ離れた同じ周波数の送信パルスに対する受信信号から得られた同じレンジビン番号のN組の複素ディジタルビデオ信号を取り出し、複素ディジタルビデオ信号の各組に対し、MTI処理を行い、N個のMTI処理後複素ディジタルビデオ信号を生成し、合成帯域器18に出力する。

0044

合成帯域器18以降は実施の形態1と同様である。

0045

以上のように、実施の形態2によれば、クラッタの抑圧が可能で、且つ合成帯域処理によって高距離分解能の測距が可能であるパルスレーダ装置において、同じ、送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δfを用いた場合に、パルス繰返し周期TpriをTpri1、Tpri2と異なる2つにすることによって、実施の形態1よりもより低速移動目標検出性能の劣化の低減を図ることができる。

0046

実施の形態3.
図8は、この発明の実施の形態3におけるパルス繰り返し周期・周波数制御器1での送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δf、パルス繰返し周期Tpriを設定の例である。パルスレーダ装置の構成図は図1と同じである。

0047

次に、この実施の形態3におけるパルスレーダ装置の動作について、先の実施の形態1と動作と異なる新たなパルス繰り返し周期・周波数制御器1とクラッタ抑圧器17を中心に説明する。

0048

パルス繰り返し周期・周波数制御器1は、1つのパルス繰り返し周期を設定するとともに、パルス繰り返し周期毎に送信周波数が重複なく所定の周波数で変化するN個の周波数と、同じN個の周波数を用い、異なる順序で重複なく周波数が変化するN個の周波数を連続して設定する。

0049

図8に、具体的な周波数の設定例を示す。この例では、送信最小周波数f0、周波数ステップ間隔Δfでパルス毎にステップ状に周波数が変化するN個の周波数と、送信最大周波数f0+(N−1)Δfから、周波数ステップ間隔—Δfでパルス毎にステップ状に周波数が変化するN個の周波数を繰り返し設定している。

0050

その際、次式を用いて予め、合成帯域処理後の信号に対するMTI処理による抑圧特性を計算し、想定するレーダ装置と反射物との相対速度vの範囲の抑圧度が小さくなるように、送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δf、パルス繰返し周期Tpriを設定する。

0051

0052

図9に例えば、レーダ装置との相対速度が1から20m/secの範囲の反射物からの反射受信信号に対するMTI処理による合成帯域処理後の信号の抑圧度を−5dB以上にしたい場合に、式(4)を用いて求めた抑圧特性である。この場合の、送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δf、パルス繰返し周期Tpriはそれぞれ、N=512、f0=10GHz、周波数ステップ幅Δf=1MHz、Tpri=50μsecである。

0053

以降、タイミング発生器2からビデオ信号保存用メモリ16までは、実施の形態1と同様である。

0054

クラッタ抑圧器17は、図10に示すように、ビデオ信号保存用メモリ16から、(2N−2n−1) [n=0、1、・・・、N−1]倍のTpriの時間間隔ずつ離れた同じ周波数の送信パルスに対する受信信号から得られた同じレンジビン番号のN組の複素ディジタルビデオ信号を取り出し、複素ディジタルビデオ信号の各組に対し、MTI処理を行い、N個のMTI処理後複素ディジタルビデオ信号を生成し、合成帯域器18に出力する。

0055

合成帯域器18以降は実施の形態1と同様である。

0056

以上のように、実施の形態3によれば、クラッタの抑圧が可能で、且つ合成帯域処理によって高距離分解能の測距が可能であるパルスレーダ装置において、同じ、送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δf、パルス繰返し周期Tpriを用いた場合に、実施の形態1よりもより低速移動目標検出性能の劣化の低減を図ることができる。

0057

実施の形態4.
図11は、この発明の実施の形態4におけるパルス繰り返し周期・周波数制御器1での送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δf、および、2種類のパルス繰返し周期Tpri1とTpri2設定の例である。パルスレーダ装置の構成図は図1と同じである。

0058

次に、この実施の形態4におけるパルスレーダ装置の動作について、先の実施の形態1と動作と異なる新たなパルス繰り返し周期・周波数制御器1とクラッタ抑圧器17を中心に説明する。

0059

パルス繰り返し周期・周波数制御器1は、2種類のパルス繰り返し周期Tpri1とTpri2を設定するとともに、パルス繰り返し周期Tpri1毎に送信周波数が重複なく所定の周波数で変化するN個の周波数と、パルス繰り返し周期Tpri2毎に同じN個の周波数を用い、異なる順序で重複なく周波数が変化するN個の周波数を連続して設定する。

0060

図11に、具体的な周波数の設定例を示す。この例では、最初にパルス繰り返し周期Tpri1で送信最小周波数f0、周波数ステップ間隔Δfでパルス毎にステップ状に周波数が変化するN個の周波数を設定し、次に、パルス繰り返し周期Tpri2で送信最大周波数f0+(N−1)Δfから、周波数ステップ間隔—Δfでパルス毎にステップ状に周波数が変化するN個の周波数を設定している。

0061

その際、次式を用いて予め、合成帯域処理後の信号に対するMTI処理による抑圧特性を計算し、想定するレーダ装置と反射物との相対速度vの範囲の抑圧度が小さくなるように、送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δf、パルス繰返し周期Tpri1、Tpri2を設定する。

0062

0063

図12に例えば、レーダ装置との相対速度が1から20m/secの範囲の反射物からの反射受信信号に対するMTI処理による合成帯域処理後の信号の抑圧度を−5dB以上にしたい場合に、式(5)を用いて求めた抑圧特性である。この場合の、送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δf、パルス繰返し周期Tpriはそれぞれ、N=512、f0=10GHz、周波数ステップ幅Δf=1MHz、Tpri1=50μsec、Tpri2=60μsecである。

0064

以降、タイミング発生器2からビデオ信号保存用メモリ16までは、実施の形態1と同様である。

0065

クラッタ抑圧器17は、図13に示すように、ビデオ信号保存用メモリ16から、((N−n)Tpri1+(N−n−1)Tpri2) [n=0、1、・・・、N−1]倍の時間間隔ずつ離れた同じ周波数の送信パルスに対する受信信号から得られた同じレンジビン番号のN組の複素ディジタルビデオ信号を取り出し、複素ディジタルビデオ信号の各組に対し、MTI処理を行い、N個のMTI処理後複素ディジタルビデオ信号を生成し、合成帯域器18に出力する。

0066

合成帯域器18以降は実施の形態1と同様である。

0067

以上のように、実施の形態4によれば、クラッタの抑圧が可能で、且つ合成帯域処理によって高距離分解能の測距が可能であるパルスレーダ装置において、同じ、送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δfを用いた場合に、パルス繰返し周期TpriをTpri1、Tpri2と異なる2つにすることによって、実施の形態1よりもより低速移動目標検出性能の劣化の低減を図ることができる。

0068

実施の形態5.
図14は、この発明の実施の形態5のパルスレーダ装置の構成図である。図14におけるこの実施の形態5のパルスレーダ装置は、図1における先の実施の形態1から実施の形態4のパルスレーダ装置と比較すると、包絡線検波器19と表示器20との間に、相対速度距離計測器21がさらに設けられている点が異なっている。

0069

次に、この実施の形態5におけるパルスレーダ装置の動作について、先の実施の形態1と異なる構成である相対速度距離計測器21を中心に説明する。図14の構成において包絡線検波器19までの動作は、先の実施の形態1の動作と同様である。

0070

包絡線検波器19は、合成帯域器18から入力されるすべての複素信号の振幅値を求め、合成帯域処理による高分解能相対距離計測結果を相対速度距離計測器21に出力する。

0071

前述の実施の形態1から実施の形態4に記載した処理では、異なる時間の受信信号を用いてMTI処理を行うため、また、送信パルス毎の周波数の変化が異なるパルス列を用いるため、あるいは、異なるパルス繰り返し周期を用いるため、パルス繰り返し周期、送信周波数、送信パルス毎の周波数の変化、目標の相対速度の関係によっては、目標数が1つの場合にでも、高分解能相対距離計測結果に2つのピークが生る。図15に高分解能相対距離計測結果に2つのピークが生じた場合の例を示す。

0072

相対速度距離計測器21は、高分解能相対距離計測結果に2つのピークの距離R1とR2と、パルス繰り返し周期、送信周波数、送信パルス毎の周波数の変化の情報を用いて目標との相対速度vと相対距離Rcalを求める。求めた相対速度vcalと相対距離Rcalを表示器20に出力する。

0073

例えば、実施の形態2で示したパルス繰り返し周期、送信周波数、送信パルス毎の周波数の変化の場合は、それぞれ、次式によって、相対速度vcalと相対距離Rcalを求めることができる。

0074

0075

0076

あるいは、

0077

0078

また、実施の形態3で示したパルス繰り返し周期、送信周波数、送信パルス毎の周波数の変化の場合は、それぞれ、次式によって、相対速度vcalと相対距離Rcalを求めることができる。

0079

0080

0081

あるいは、

0082

0083

さらに、実施の形態4で示したパルス繰り返し周期、送信周波数、送信パルス毎の周波数の変化の場合は、それぞれ、次式によって、相対速度vcalと相対距離Rcalを求めることができる。

0084

0085

0086

あるいは、

0087

0088

また、相対距離Rcalとして高分解能相対距離計測結果に2つのピークの距離R1とR2から次式で求めることも可能である。

0089

0090

この発明のパルスレーダ装置は、例えば、目標とする航空機を追尾する装置や航空管制レーダ等に利用可能である。

図面の簡単な説明

0091

この発明の実施の形態1におけるパルスレーダ装置の構成図である。
パルス繰り返し周期・周波数制御器によるパルス信号設定例の説明図である。
実施の形態1における反射受信信号のMTI処理による合成帯域処理後の信号抑圧度を−5dB以上にするため計算式で求めた抑圧特性図である。
実施の形態1におけるクラッタ抑圧器によるMTI処理動作の説明図である。
この発明の実施の形態2におけるパルス繰り返し周期・周波数制御器によるパルス信号設定例の説明図である。
実施の形態2における反射受信信号のMTI処理による合成帯域処理後の信号抑圧度を−5dB以上にするため計算式で求めた抑圧特性図である。
実施の形態2におけるクラッタ抑圧器によるMTI処理動作の説明図である。
この発明の実施の形態3におけるパルス繰り返し周期・周波数制御器によるパルス信号設定例の説明図である。
実施の形態3における反射受信信号のMTI処理による合成帯域処理後の信号抑圧度を−5dB以上にするため計算式で求めた抑圧特性図である。
実施の形態3におけるクラッタ抑圧器によるMTI処理動作の説明図である。
この発明の実施の形態4におけるパルス繰り返し周期・周波数制御器によるパルス信号設定例の説明図である。
実施の形態4における反射受信信号のMTI処理による合成帯域処理後の信号抑圧度を−5dB以上にするため計算式で求めた抑圧特性図である。
実施の形態4におけるクラッタ抑圧器によるMTI処理動作の説明図である。
この発明の実施の形態5のパルスレーダ装置の構成図である。
高分解能相対距離計測結果に2つのピークが生じた場合の特性図である。
パルスレーダ装置と目標が相対速度を有するときの送信パルスと反射受信信号の関係を示す波形図である。
従来のパルスレーダ装置におけるMTI処理部の機能構成図である。
従来のパルスレーダ装置のMTI処理による抑圧特性図である。

符号の説明

0092

1;パルス繰り返し周期・周波数制御器、2;タイミング発生器、3;周波数シンセサイザ、4a、4b;分配器、5;基準中間周波数信号生成器、6a、6b;周波数変換器、7;パルス変調器、8;電力増幅器、9;送受切替器、10;アンテナ、11;目標、12;中間周波数増幅器、13;90度ハイブリッド器、14a、14b;位相検波器、15a、15b;A/D変換器、16;ビデオ信号保存用メモリ、17;クラッタ抑圧器、18;合成帯域器、19;包絡線検波器、20;表示器、21;相対速度距離計測器。

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