JP4902985B2 - Monopulse radar apparatus calibration method and calibration determination apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、モノパルス方式レーダ装置のキャリブレーション方法及びそのためのキャリブレーション判定装置に関し、特に、方位(位相差)補正のために求めた補正値がマルチターゲット状態で求められたものではないことを確認することができるキャリブレーション方法及びキャリブレーション判定装置に関する。 The present invention relates to a calibration method for a monopulse radar apparatus and a calibration determination apparatus therefor, and in particular, confirms that a correction value obtained for azimuth (phase difference) correction is not obtained in a multi-target state. The present invention relates to a calibration method and a calibration determination device that can be used.
ターゲットの方位を決定する手法として、2つのアンテナにおいて受信される反射波の位相差からターゲットの方位を算出する位相モノパルス方式が知られている。 As a method for determining the azimuth of the target, a phase monopulse method is known in which the azimuth of the target is calculated from the phase difference between reflected waves received by two antennas.
図1は、位相モノパルス方式を説明する図である。位相モノパルス方式のレーダ装置では、図1に示すように、物体からの反射波を2本の受信アンテナ波で受信し、両者の受信位相差φから、例えば次式により物体の方位角θを決定する。 FIG. 1 is a diagram for explaining a phase monopulse system. As shown in FIG. 1, a phase monopulse radar device receives reflected waves from an object with two receiving antenna waves, and determines the azimuth angle θ of the object from the reception phase difference φ between them using, for example, the following equation: To do.
θ=sin-1(λφ/2πd0) (1)
ただし、λはレーダ波の波長、d0はアンテナ間隔である。
θ = sin −1 (λφ / 2πd 0 ) (1)
Where λ is the wavelength of the radar wave and d 0 is the antenna interval.
三角波でFM変調された送信波を用い、受信波に送信波の一部を混合して生成されたビート信号の、三角波の上り区間および下り区間における周波数の和と差から物体との距離と相対速度を得るFM−CWレーダが車載用レーダとして用いられている。このFM−CWレーダでは、前述の受信位相差φはビート信号のフーリエ変換結果に現われるピークの位相値から算出される。 Using a transmission wave that is FM-modulated with a triangular wave, the beat signal generated by mixing a part of the transmission wave with the reception wave is relative to the distance to the object from the sum and difference of the frequencies in the upstream and downstream sections of the triangular wave. FM-CW radar that obtains speed is used as an on-vehicle radar. In this FM-CW radar, the aforementioned reception phase difference φ is calculated from the phase value of the peak appearing in the Fourier transform result of the beat signal.
図2は、位相モノパルス方式のFM−CWレーダ装置の構成を示すブロック図である。図2において、3本のアンテナAT0、AT1、AT2が配置され、例えば搬送波の波長をλとするときAT0とAT1の間隔及びAT1とAT2との間隔はλになるように配置される。 FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a phase monopulse FM-CW radar apparatus. In FIG. 2, three antennas AT0, AT1, and AT2 are arranged. For example, when the wavelength of a carrier wave is λ, the intervals between AT0 and AT1 and the intervals between AT1 and AT2 are arranged to be λ.
電圧制御発振器(VCO)10から出力される三角波でFM変調された送信信号は送信増幅器14で増幅されサーキュレータ16を経てアンテナから送出される。図2に示されたレーダ装置では、送受信はそれぞれ3本のアンテナAT0、AT1、AT2のうちスイッチSW0、SW1、SW2で選択されたものが用いられる。スイッチSW0、SW1、SW2で選択されたアンテナで送信され、スイッチSW0、SW1、SW2で選択されたアンテナで受信された受信信号はサーキュレータ16を経て受信増幅器26で増幅され、ミキサ28において送信波の一部と混合されて、ビート信号が生成される。ミキサ28において生成されたビート信号は、A/Dコンバータ32においてデジタル信号に変換され、高速フーリエ変換部34により高速フーリエ変換(FFT)されて、CPU36へ入力される。CPU36は、ビート信号の周波数解析に基づいて、ターゲットとの方位、さらには、距離及び相対速度を算出する。
A transmission signal that is FM-modulated with a triangular wave output from a voltage controlled oscillator (VCO) 10 is amplified by a
受信位相差φを求める場合は、3本のアンテナAT0、AT1、AT2のうちの2つを選択し、選択された各アンテナの受信信号(反射波)から得られる各ピークについて、対応するピークの位相の差分値(位相差φ)を求める。例えば、アンテナAT0とアンテナAT1の組み合わせ、アンテナAT0とアンテナAT2の組み合わせ、アンテナAT1とアンテナAT2の組み合わせをとりうる。 When obtaining the reception phase difference φ, two of the three antennas AT0, AT1, and AT2 are selected, and for each peak obtained from the received signal (reflected wave) of each selected antenna, the corresponding peak A phase difference value (phase difference φ) is obtained. For example, a combination of the antenna AT0 and the antenna AT1, a combination of the antenna AT0 and the antenna AT2, and a combination of the antenna AT1 and the antenna AT2 can be taken.
このように、位相モノパルス方式は、アンテナ間の受信位相差φに基づいてターゲットの方位を求めるが、レーダ装置内の受信信号の経路差によっても位相差が生じてしまう。すなわち、各アンテナから信号処理回路に入力されるまでの信号経路の距離が異なると、アンテナ間での受信位相差φに信号経路差による位相差も加わった位相差により方位を求めてしまい、ターゲットの正しい方位を求めることができなくなる。信号経路差は、例えば、図2におけるΔxで表され、アンテナAT0とAT2での受信信号のサーキュレータ16までの経路は、アンテナAT1の経路(長さx)と比較してΔxだけ長い。図2のΔxは、模式的、例示的な信号経路差であって、実際は、レーダ装置の回路設計や個体差に応じて個々のレーダ装置に固有のさまざまな信号経路差が発生する。
As described above, in the phase monopulse method, the azimuth of the target is obtained based on the reception phase difference φ between the antennas. However, the phase difference also occurs due to the path difference of the reception signal in the radar apparatus. That is, if the distance of the signal path from each antenna to the signal processing circuit is different, the direction is obtained from the phase difference obtained by adding the phase difference due to the signal path difference to the reception phase difference φ between the antennas, and the target It is impossible to find the correct orientation of The signal path difference is represented by Δx in FIG. 2, for example, and the path to the
この信号経路差に対応する位相差分だけ方位がずれて検出されてしまうため、従来、この信号経路差に対応する位相差を補正値としてあらかじめ求め、方位を求める際、補正値を使って方位を補正するキャリブレーションを行うことで正しい方位を求めている。具体的には、レーダ装置の工場出荷段階前の検査工程において、個々のレーダ装置について、既知の方位(好ましくは、方位0度)に配置されたターゲットに対する方位を位相モノパルス方式により測定し、測定された方位が所定の方位(例えば0度)となるように、方位(位相差)に対する補正値を求め、レーダ装置内に記憶させておく。 Since the phase difference corresponding to the signal path difference is detected with a deviation in the azimuth, conventionally, the phase difference corresponding to the signal path difference is obtained in advance as a correction value, and when obtaining the azimuth, the azimuth is determined using the correction value. The correct orientation is obtained by performing calibration to correct. Specifically, in the inspection process before the factory shipment stage of the radar device, the measurement is performed by measuring the azimuth with respect to the target arranged in a known azimuth (preferably, azimuth 0 degree) for each radar device by the phase monopulse method. A correction value for the azimuth (phase difference) is obtained and stored in the radar apparatus so that the obtained azimuth becomes a predetermined azimuth (for example, 0 degree).
工場出荷後の通常運用段階においては、このキャリブレーションによって求めた補正値を用いて演算することで、位相モノパルス方式によりターゲットの方位を正しく検出することができる。 In the normal operation stage after factory shipment, the direction of the target can be correctly detected by the phase monopulse method by calculating using the correction value obtained by this calibration.
上述のように、工場出荷段階前の検査工程において、方位が既知の基準ターゲットの方位を測定することにより、位相差の補正値を求めてキャリブレーションを行うが、当該ターゲットがマルチターゲット状態になっていると、既知の方位と異なる方位(位相差)にターゲットを検出し、その方位に対する補正値を求めてしまうため、正しい補正値を求めることができない。 As described above, in the inspection process before the factory shipment stage, the calibration is performed by obtaining the correction value of the phase difference by measuring the azimuth of the reference target whose azimuth is known, but the target is in a multi-target state. If this is the case, the target is detected in an azimuth (phase difference) different from the known azimuth and a correction value for the azimuth is obtained, so that a correct correction value cannot be obtained.
マルチターゲット状態とは、複数のターゲットからの反射による複数のピークが周波数軸上分離できないほど近接している場合は、位相差φとして、複数のターゲットからの反射波を合成したものの位相を観測していることになり、各ターゲットの正しい方位いずれとも異なる誤った方位を測定してしまい、正しい方位を決定することができない状態をいう。基準ターゲットのすぐ近くにたまたま別のターゲットが置かれた状態で、キャリブレーションを行ってしまうと、上記マルチターゲット状態が生じ、誤った補正値により方位を補正してしまうという問題がある。 In the multi-target state, when multiple peaks due to reflection from multiple targets are close enough that they cannot be separated on the frequency axis, the phase of the reflected wave from multiple targets is observed as the phase difference φ. In other words, it means a state in which an incorrect orientation different from any of the correct orientations of each target is measured and the correct orientation cannot be determined. If calibration is performed in the state where another target is placed in the immediate vicinity of the reference target, the above-described multi-target state occurs, and there is a problem that the azimuth is corrected with an incorrect correction value.
従って、本発明の目的は、モノパルス方式のレーダ装置の方位補正を行うキャリブレーション工程において、求めた補正値がマルチターゲット状態で求められたものであるかどうかを判定し、マルチターゲット状態でない正常状態で補正値を求めることができるキャリブレーション方法及びそのためのキャリブレーション判定装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to determine whether or not the obtained correction value is obtained in a multi-target state in a calibration process for correcting the azimuth of a monopulse radar device, and a normal state that is not a multi-target state. It is an object of the present invention to provide a calibration method capable of obtaining a correction value with a calibration determination apparatus for the calibration method.
上記目的を達成するための本発明のキャリブレーション方法は、3本以上のアンテナを有し、当該3本以上のアンテナのうちの2本のアンテナの組み合わせにおいて受信された反射波に基づいてモノパルス方式によりターゲットの方位を測定するレーダ装置のキャリブレーション方法において、前記反射波に基づいて、モノパルス方式を用いて既知の方位に配置された基準ターゲットの方位を測定し、モノパルス方式を用いて測定された方位を前記基準ターゲットの方位に補正するキャリブレーションを実行し、前記反射波に基づいて、モノパルス方式よりも高分解能な方式(例えばデジタルビームフォーミング方式)を用いて前記基準ターゲットの方位を測定し、当該測定により複数の方位を検出できなかった場合のみ、前記キャリブレーションを有効と判定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the calibration method of the present invention has three or more antennas, and a monopulse method based on the reflected wave received by a combination of two of the three or more antennas. In the radar apparatus calibration method for measuring the azimuth of the target according to the above, based on the reflected wave, the azimuth of the reference target arranged in a known azimuth is measured using the monopulse method, and measured using the monopulse method. Perform calibration to correct the azimuth to the azimuth of the reference target, and based on the reflected wave, measure the azimuth of the reference target using a higher resolution method (for example, digital beam forming method) than the monopulse method, only if it can not detect a plurality of orientations during the measurement, the calibration And judging a tio ting effective.
上記目的を達成するための本発明のキャリブレーション判定装置は、3本以上のアンテナを有し、当該3本以上のアンテナのうちの2本のアンテナの組み合わせにおいて受信された反射波に基づいてモノパルス方式によりターゲットの方位を測定するレーダ装置のキャリブレーション判定装置において、前記レーダ装置が、前記反射波に基づいて、モノパルス方式を用いて既知の方位に配置された基準ターゲットの方位を測定し、測定された方位を前記基準ターゲットの方位に補正するキャリブレーションを実行した際、前記反射波に関する情報信号を取得する取得手段と、前記情報信号に基づいて、モノパルス方式よりも高分解能な方式(例えばデジタルビームフォーミング方式)を用いて前記基準ターゲットの方位を測定し、当該測定により複数の方位を検出できなかった場合のみ、前記キャリブレーションを有効と判定する判定手段とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a calibration determination apparatus of the present invention has three or more antennas, and a monopulse based on a reflected wave received by a combination of two of the three or more antennas. In a radar apparatus calibration determination apparatus that measures the azimuth of a target using a method, the radar apparatus measures and measures the azimuth of a reference target placed in a known azimuth using a monopulse method based on the reflected wave. When the calibration for correcting the azimuth direction to the azimuth of the reference target is executed, an acquisition means for acquiring an information signal relating to the reflected wave, and a higher resolution method (for example, digital) based on the information signal beamforming) was used to measure the orientation of the reference target, to the measurement Ri Failure to detect a plurality of orientation only, characterized in that it comprises an effective and determination means for determining the calibration.
また、本発明のレーダ装置は、3本以上のアンテナを有し、当該3本以上のアンテナのうちの2本のアンテナの組み合わせにおいて受信された反射波に基づいてモノパルス方式によりターゲットの方位を測定するレーダ装置において、前記反射波に基づいて、モノパルス方式を用いて既知の方位に配置された基準ターゲットの方位を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された方位を前記基準ターゲットの方位に補正するキャリブレーションを実行するキャリブレーション手段と、前記反射波に基づいて、モノパルス方式よりも高分解能な方式(例えばデジタルビームフォーミング方式)を用いて前記基準ターゲットの方位を測定し、当該測定により複数の方位を検出できなかった場合のみ、前記キャリブレーションを有効と判定する判定手段とを備えることを特徴とする。 The radar apparatus of the present invention has three or more antennas, and measures the azimuth of the target by the monopulse method based on the reflected waves received by the combination of two of the three or more antennas. In the radar apparatus, the measuring means for measuring the azimuth of the reference target arranged in a known azimuth using the monopulse method based on the reflected wave, and the azimuth measured by the measuring means as the azimuth of the reference target Based on the reflected wave and a calibration means for performing calibration to correct, the orientation of the reference target is measured using a method (for example, digital beam forming method) having a higher resolution than the monopulse method. Failure to detect the azimuth only be determined to be valid the calibration Characterized in that it comprises a determining means.
上記位相モノパルス方式よりも高分解能な方式は、例えばデジタルビームフォーミング方式である。 A method with higher resolution than the above-mentioned phase monopulse method is, for example, a digital beam forming method.
本発明によれば、キャリブレーション時において、モノパルス方式よりも高分解能な演算アルゴリズムによる方位測定により、マルチターゲット状態を判定し、又は既知の方位に配置された基準ターゲットに対応する正しい方位を判別して、キャリブレーションを実行することで、マルチターゲット状態による誤った方位に基づいたキャリブレーションを防止することができ、モノパルス方式レーダ装置のキャリブレーションを正しく行うことができる。 According to the present invention, at the time of calibration, the multi-target state is determined by the azimuth measurement by the calculation algorithm having a higher resolution than the monopulse method, or the correct azimuth corresponding to the reference target arranged in the known azimuth is determined. By executing the calibration, it is possible to prevent the calibration based on the wrong direction due to the multi-target state, and it is possible to correctly perform the calibration of the monopulse radar apparatus.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, such an embodiment does not limit the technical scope of the present invention.
本発明におけるモノパルス方式レーダ装置のキャリブレーション方法は、工場出荷前の検査工程において、位相モノパルス方式よりも方位検出分解能が高い別の演算アルゴリズムにより方位測定を行い、マルチターゲット状態でないことを確認する。別の演算アルゴリズムは、例えば、デジタルビームフォーミング(Digital Beam Forming:DBF)であり、DBFには、ビームフォーマ(Beam Former)法、Capon法、LP法、MUSIC、ESPRITなど様々な手法がある。各手法については、例えば、「アレーアンテナによる適応信号処理」(菊間信良著、科学技術出版、1998年初版発行)の174〜189頁に詳細に記載されており、本明細書での詳しい説明は省略する。一例として、アンテナAT0とAT1との位相差を用いた場合のビームフォーマ法の演算式を、位相モノパルス方式とともに以下に記載する。 The calibration method of the monopulse radar apparatus according to the present invention performs azimuth measurement by another arithmetic algorithm having higher azimuth detection resolution than the phase monopulse method in an inspection process before shipment from the factory, and confirms that it is not a multi-target state. Another calculation algorithm is, for example, digital beam forming (DBF). DBF includes various methods such as a beam former method, a capon method, an LP method, MUSIC, and ESPRIT. Each method is described in detail, for example, on pages 174 to 189 of “Adaptive signal processing by array antenna” (Nobuyoshi Kikuma, published by Science and Technology Publishing, first edition of 1998). Detailed explanation in this specification is as follows. Omitted. As an example, an arithmetic expression of the beamformer method when the phase difference between the antennas AT0 and AT1 is used is described below together with the phase monopulse method.
(位相モノパルス方式)
位相差=arctan2(ATO位相)- arctan2(AT1位相)-補正値
方位=arcsin(位相差*λ/2/π/(アンテナ間隔d))*180*π
(ビームフォーマ法)
方位パワー(iang)=(ATO位相/補正値*exp(-j*2*π*d*sin(iang))+
AT1位相/補正値*exp(-j*2*π*d*sin(iang)))
なお、iangは入力方位角度であり、1から180度まで計算する。また、ATO位相及びAT1位相を補正値で除算しなくともよい。補正値で除算することにより、基準ターゲットに対する測定角度が既知の角度に補正されるが、マルチターゲットであるかどうかを判定するのに、必ずしも必要な演算ではない。
(Phase monopulse method)
Phase difference = arctan2 (ATO phase)-arctan2 (AT1 phase)-correction value Direction = arcsin (phase difference * λ / 2 / π / (antenna spacing d)) * 180 * π
(Beam former method)
Azimuth power (iang) = (ATO phase / correction value * exp (-j * 2 * π * d * sin (iang)) +
AT1 phase / correction value * exp (-j * 2 * π * d * sin (iang)))
Note that iang is an input azimuth angle and is calculated from 1 to 180 degrees. Further, it is not necessary to divide the ATO phase and the AT1 phase by the correction value. By dividing by the correction value, the measurement angle with respect to the reference target is corrected to a known angle, but this is not always necessary for determining whether the target is a multi-target.
現在、車両などに搭載される方位測定用レーダ装置における演算アルゴリズムとして、位相モノパルス方式が用いられているのは、1回の演算量が比較的少なく、演算時間を抑えることができるからである。車両などに搭載されたレーダ装置を実際に運用する場合、歩行者の飛び出しや車両の割り込みなどの周囲の急激な変化に対応できるようにするため、比較的短い周期(例えば数ミリ秒単位)での方位測定を行っており、この時間内に1回の演算を行う必要があるため、その比較的短い時間内に1回の演算を行うことができる位相モノパルス方式が用いられている。一方で、位相モノパルス方式の方位検出分解能は、演算量が多い別の演算アルゴリズム(例えば、上記ビームフォーマ法などのデジタルビームフォーミング)よりも劣るため、複数のターゲットが近接している場合は、それを分離できず、一つのターゲットとして検出し、測定される方位も、複数のターゲットの方位それぞれと異なってしまう場合がある。 The reason why the phase monopulse method is currently used as a calculation algorithm in a azimuth measuring radar apparatus mounted on a vehicle or the like is that the amount of calculation at one time is relatively small and the calculation time can be suppressed. When operating radar devices mounted on vehicles, etc., in order to be able to respond to sudden changes in the surroundings, such as pedestrians jumping out and vehicle interruptions, in a relatively short cycle (for example, several milliseconds) Therefore, a phase monopulse method is used which can perform one calculation within a relatively short time. On the other hand, the azimuth detection resolution of the phase monopulse method is inferior to another calculation algorithm with a large amount of calculation (for example, digital beam forming such as the above-mentioned beamformer method). May not be separated, and the direction detected and measured as one target may be different from the directions of the plurality of targets.
工場出荷前のキャリブレーションを行うための検査工程では、実際の運用時のように、1回の測定にかかる演算時間の制限はない。従って、方位のキャリブレーションを行うために、既知の方位に配置された基準ターゲットの方位を測定する場合、必ずしも位相モノパルス方式で測定する必要はない。そこで、本発明では、キャリブレーション時は、位相モノパルス方式よりも高分解能な演算アルゴリズムを用いて、基準ターゲットの方位を測定する。これにより、基準ターゲットに対して位相モノパルス方式の分解能では分離できない程度に近接した位置に別のターゲットが置かれた状態で方位を測定した場合であっても、複数のターゲットの方位を分離してそれぞれ測定できる。すなわち、位相モノパルス方式による方位測定で生じうるマルチターゲット状態であるかどうかを判定することができる。これにより、誤った方位に基づいてキャリブレーションが行われるのを防止でき、キャリブレーションを正確に行うことができる。 In the inspection process for performing calibration before factory shipment, there is no limitation on the calculation time required for one measurement as in actual operation. Therefore, in order to perform azimuth calibration, when measuring the azimuth of a reference target arranged in a known azimuth, it is not always necessary to perform measurement using the phase monopulse method. Therefore, in the present invention, at the time of calibration, the orientation of the reference target is measured using a calculation algorithm having a resolution higher than that of the phase monopulse method. As a result, the orientation of multiple targets can be separated even when the orientation is measured in a state where another target is placed so close to the reference target that it cannot be separated by phase monopulse resolution. Each can be measured. That is, it is possible to determine whether or not a multi-target state that can occur in the azimuth measurement by the phase monopulse method. Thereby, it can prevent that calibration is performed based on an incorrect azimuth | direction, and calibration can be performed correctly.
図3は、本発明の実施の形態における第一のキャリブレーション方法の処理フローチャートである。第一のキャリブレーション方法は、例えば、位相モノパルス方式レーダ装置1に外部接続されるキャリブレーション判定装置(検査装置)を用いて実施される。図5は、位相モノパルス方式レーダ装置に本発明のキャリブレーション判定装置50が接続している状態を模式的に示す図である。キャリブレーション判定装置50は、例えば、パーソナルコンピュータなどのコンピュータ装置であって、上記位相モノパルス方式よりも高分解能な演算アルゴリズムにより方位を測定するためのコンピュータプログラムを格納し、それを実行する。なお、図3は、第一のキャリブレーション方法全体の処理フローを示す。
FIG. 3 is a process flowchart of the first calibration method according to the embodiment of the present invention. The first calibration method is performed using, for example, a calibration determination device (inspection device) externally connected to the phase
図3において、まず、検査作業者は、基準ターゲットを既知の方位(例えば0度)に配置する(S100)。その後、位相モノパルス方式レーダ装置1を動作させて、レーダ装置1は、アンテナからの受信信号の位相差を求め、位相モノパルス方式により基準ターゲットの方位を測定し、さらに、測定された方位と既知の方位との差分に基づいた補正値を算出するキャリブレーションを実行する(S101)。
In FIG. 3, first, the inspection worker arranges the reference target in a known direction (for example, 0 degrees) (S100). Thereafter, the phase
続いて、キャリブレーション判定装置50は、位相モノパルス方式レーダ装置1が受信した反射波の受信位相差情報をレーダ装置1より取得して、位相モノパルス方式よりも高分解能な演算アルゴリズム(例えばDBF)により方位を測定する(S102)。そして、この測定により複数の方位が検出されるかどうか判定し(S103)、複数の方位が検出された場合は、位相モノパルス方式により求めた方位はマルチターゲット状態のものと判定し、エラー出力する(S104)。例えば、キャリブレーション装置のディスプレイにマルチターゲットである旨を表示して、検査作業者に知らせる。この場合、検査作業者は、基準ターゲットの近くにある反射源を取り除き、再度測定を行う。一方、複数の方位を検出しない場合、すなわち一つの方位のみが検出された場合は、基準ターゲットの正しい方位である(マルチターゲット状態でない)と判断し、ステップS101のキャリブレーションを有効と判定する。ステップS101で求めた補正値を位相モノパルス方式レーダ装置1の内部メモリに保存する(S105)。
Subsequently, the
このように、第一のキャリブレーション方法は、位相モノパルス方式による測定により求められた方位及び補正値がマルチターゲット状態のものであるかどうかを、位相モノパルス方式より高分解能な演算アルゴリズムにより確認する。 Thus, in the first calibration method, it is confirmed whether or not the azimuth and the correction value obtained by the measurement by the phase monopulse method are those in the multi-target state by a calculation algorithm having a higher resolution than the phase monopulse method.
位相モノパルス方式よりも高分解能な演算アルゴリズムによる測定では、ステップS101で求められた補正値により補正された位相差を用いてもよいし、補正されていない位相差であってもよい。上述したように、位相差の補正の有無にかかわらず、マルチターゲット状態であるかどうか(複数の方位が検出されるかどうか)を判定することができるからである。また、補正値は、ステップS101ではなく、ステップ103において、マルチターゲット状態でないと判定されてから求められてよい。 In measurement using a calculation algorithm with higher resolution than the phase monopulse method, the phase difference corrected by the correction value obtained in step S101 may be used, or an uncorrected phase difference may be used. As described above, it is possible to determine whether or not the state is a multi-target state (whether a plurality of directions are detected) regardless of whether or not the phase difference is corrected. Further, the correction value may be obtained after it is determined not in step S101 but in step 103 that the multi-target state is not set.
図5の構成では、キャリブレーション判定装置50は、レーダ装置1に接続される外部装置であるが、キャリブレーション判定装置50の実行する演算アルゴリズムのコンピュータプログラムをレーダ装置1にインストールし、キャリブレーション時のみ、レーダ装置1のCPUがそれを実行する構成であってもよい。すなわち、レーダ装置自体がキャリブレーション有効判定を実行する。レーダ装置1は、位相モノパルス方式よりも高分解能な演算アルゴリズムを実行すると、通常運用時に要求される一回の方位測定時間内に方位を測定できないので、通常運用時は、位相モノパルス方式により方位測定を行うが、キャリブレーション時においては、測定時間を問題としないので、当該高分解能な演算アルゴリズムのコンピュータプログラムを起動し、それを実行する。検査工程期間中のみ、レーダ装置1内の記憶装置に、位相モノパルス方式よりも高分解能な演算アルゴリズムのコンピュータプログラムをインストールし、検査工程終了後、当該コンピュータプログラムをアンインストールしてもよい。検査工程終了後は、当該コンピュータプログラムは用いられず、レーダ装置1の記憶装置の記憶領域を有効に活用するためである。
In the configuration of FIG. 5, the
図4は、本発明の実施の形態における第二のキャリブレーション方法の処理フローチャートである。第二のキャリブレーション方法では、方位も高分解能な演算アルゴリズムにより測定する。第二のキャリブレーション方法も、例えば、位相モノパルス方式レーダ装置1に外部接続されるキャリブレーション判定装置50を用いて実施される。また、図4は、第二のキャリブレーション方法全体の処理フローを示す。
FIG. 4 is a process flowchart of the second calibration method in the embodiment of the present invention. In the second calibration method, the azimuth is also measured by a high resolution arithmetic algorithm. The second calibration method is also performed using, for example, a
図4において、第一のキャリブレーション方法と同様に、検査作業者は、基準ターゲットを既知の方位に配置する(S200)。その後、位相モノパルス方式レーダ装置を動作させて、レーダ装置1は、アンテナからの受信反射信号に基づいて位相差を求める。キャリブレーション判定装置50は、この位相差情報を取得し、位相モノパルス方式より高分解能な演算アルゴリズムにより基準ターゲットの方位を測定する(S201)。
In FIG. 4, as in the first calibration method, the inspection operator places the reference target in a known direction (S200). Thereafter, the phase monopulse radar device is operated, and the
さらに、キャリブレーション判定装置50は、この測定により複数の方位が検出されたかどうか判定し(S202)、複数の方位が検出されない場合、すなわち一つの方位のみが検出された場合は、その方位と既知の基準ターゲットの方位との差分に基づいた補正値を求め(S203)、複数の方位が検出された場合は、そのうちの基準ターゲットの方位(既知の方位)に最も近い方位と基準ターゲットとの方位との差分に基づいて補正値を算出し(S204)、それぞれ求めた補正値を位相モノパルス方式レーダ装置1の内部メモリに保存する(S205)。
Further, the
このように、第二のキャリブレーション方法では、位相モノパルス方式よりも高分解能な演算アルゴリズムにより方位も測定するので、位相モノパルス方式のようにマルチターゲット状態を考慮する必要がなく、一つの方位のみが検出された場合は、その方位に基づいてキャリブレーションを行えばよく、また、複数の方位が検出された場合は、基準ターゲットの方位に最も近い方位に基づいてキャリブレーションを行えばよい。 In this way, in the second calibration method, since the azimuth is also measured by a calculation algorithm having a higher resolution than the phase monopulse method, there is no need to consider the multi-target state unlike the phase monopulse method, and only one azimuth is obtained. If detected, calibration may be performed based on the orientation, and if a plurality of orientations are detected, calibration may be performed based on the orientation closest to the orientation of the reference target.
図4の第二のキャリブレーション方法は、第一のキャリブレーション方法と同様に、キャリブレーション判定装置50を位相モノパルス方式レーダ装置1に外部接続した構成であっても、位相モノパルス方式より高分解能な演算アルゴリズムのコンピュータプログラムをレーダ装置1にインストールし、レーダ装置1が、キャリブレーション判定装置50として機能する構成のいずれでも実現可能である。
Similar to the first calibration method, the second calibration method of FIG. 4 has a higher resolution than the phase monopulse method even when the
また、上記実施の形態例では、位相モノパルス方式を用いたレーダ装置のキャリブレーションについて説明したが、位相モノパルス方式に限らず、例えば、振幅モノパルス方式など他のモノパルス方式のレーダ装置のキャリブレーションに対しても本発明は適用可能である。 In the above-described embodiment, the calibration of the radar apparatus using the phase monopulse system has been described. However, the calibration is not limited to the phase monopulse system. For example, the calibration of the radar apparatus of another monopulse system such as the amplitude monopulse system is used. However, the present invention is applicable.
AT0、AT1、AT2:アンテナ、10:電圧制御発振器(VCO)、14:送信増幅器、16:サーキュレータ16、26:受信増幅器、28:ミキサ、32:A/Dコンバータ、34:高速フーリエ変換部、36:CPU、50:キャリブレーション判定装置
AT0, AT1, AT2: antenna, 10: voltage controlled oscillator (VCO), 14: transmission amplifier, 16:
Claims (3)
前記反射波に基づいて、モノパルス方式を用いて既知の方位に配置された基準ターゲットの方位を測定し、
モノパルス方式を用いて測定された方位を前記基準ターゲットの方位に補正するキャリブレーションを実行し、
前記反射波に基づいて、デジタルビームフォーミング方式を用いて前記基準ターゲットの方位を測定し、当該測定により複数の方位を検出できなかった場合のみ、前記キャリブレーションを有効と判定することを特徴とするキャリブレーション方法。 In a calibration method of a radar apparatus having three or more antennas and measuring the azimuth of a target by a monopulse method based on a reflected wave received by a combination of two of the three or more antennas,
Based on the reflected wave, measure the orientation of a reference target placed in a known orientation using a monopulse method,
Perform calibration to correct the orientation measured using the monopulse method to the orientation of the reference target,
Based on the reflected wave, the orientation of the reference target is measured using a digital beam forming method, and the calibration is determined to be valid only when a plurality of orientations cannot be detected by the measurement. Calibration method.
前記レーダ装置が、前記反射波に基づいて、モノパルス方式を用いて既知の方位に配置された基準ターゲットの方位を測定し、測定された方位を前記基準ターゲットの方位に補正するキャリブレーションを実行した際、前記反射波に関する情報信号を取得する取得手段と、
前記情報信号に基づいて、デジタルビームフォーミング方式を用いて前記基準ターゲットの方位を測定し、当該測定により複数の方位を検出できなかった場合のみ、前記キャリブレーションを有効と判定する判定手段とを備えることを特徴とするキャリブレーション判定装置。 In a calibration determination apparatus for a radar apparatus having three or more antennas and measuring the azimuth of a target by a monopulse method based on a reflected wave received by a combination of two of the three or more antennas ,
Based on the reflected wave, the radar apparatus measures the azimuth of a reference target arranged in a known azimuth using a monopulse method, and executes calibration for correcting the measured azimuth to the azimuth of the reference target. An acquisition means for acquiring an information signal related to the reflected wave;
A determination unit that measures the azimuth of the reference target using a digital beam forming method based on the information signal and determines that the calibration is valid only when a plurality of azimuths cannot be detected by the measurement. A calibration determination apparatus characterized by the above.
前記反射波に基づいて、モノパルス方式を用いて既知の方位に配置された基準ターゲットの方位を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された方位を前記基準ターゲットの方位に補正するキャリブレーションを実行するキャリブレーション手段と、
前記反射波に基づいて、デジタルビームフォーミング方式を用いて前記基準ターゲットの方位を測定し、当該測定により複数の方位を検出できなかった場合のみ、前記キャリブレーションを有効と判定する判定手段とを備えることを特徴とするレーダ装置。 In a radar apparatus that has three or more antennas and measures the azimuth of a target by a monopulse method based on reflected waves received by a combination of two of the three or more antennas,
Measuring means for measuring the orientation of a reference target arranged in a known orientation using a monopulse method based on the reflected wave;
Calibration means for performing calibration for correcting the orientation measured by the measurement means to the orientation of the reference target;
A determination unit that measures the azimuth of the reference target based on the reflected wave using a digital beam forming method and determines that the calibration is valid only when a plurality of azimuths cannot be detected by the measurement. Radar apparatus characterized by the above.
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