JP4999586B2 - Radar equipment - Google Patents
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Description
この発明は、目標によって反射したパルス信号を受信し、受信したパルス内の二点の位相値を検出し、互いの位相差を求めることにより、一個のパルスで目標のドップラー速度を検出するレーダ装置に関するものである。 The present invention provides a radar device that receives a pulse signal reflected by a target, detects a phase value at two points in the received pulse, and obtains a phase difference between the two, thereby detecting a target Doppler velocity with one pulse. It is about.
従来、電波の送受信によって雨や雲などの気象状況を観測する装置として、ドップラー気象レーダ装置が知られている。この種のレーダ装置においては、観測対象である雨や雲などの目標に向けて、複数のパルス信号を発射し、目標に反射して到来してくるパルス信号を受信し、受信したパルス信号のドップラー周波数からドップラー速度を算出することによって、目標の動的な変化を観測する。 Conventionally, a Doppler weather radar apparatus is known as an apparatus for observing weather conditions such as rain and clouds by transmitting and receiving radio waves. In this type of radar device, a plurality of pulse signals are emitted toward a target such as rain or clouds to be observed, and a pulse signal that is reflected by the target is received. The dynamic change of the target is observed by calculating the Doppler velocity from the Doppler frequency.
受信したパルス信号からドップラー速度を算出する方式として、パルスペア方式がよく知られている。このパルスペア方式では、受信したパルス信号に対して、パルス繰り返し時間の周期で位相値を求め、隣り合わせの二つのパルスの位相変化量を検出することによってドップラー速度が求められる。パルスペア方式は、フーリエ変換のように時間信号を周波数領域の信号に変換する必要がなく、時間領域での実時間信号処理が可能であるため、フーリエ変換にくらべて計算負荷が低く、短時間でドップラー速度を算出することができる(例えば、非特許文献1、特許文献1参照)。
A pulse pair method is well known as a method for calculating the Doppler velocity from the received pulse signal. In this pulse pair method, a Doppler velocity is obtained by obtaining a phase value with respect to a received pulse signal at a cycle of a pulse repetition time and detecting a phase change amount of two adjacent pulses. The pulse pair method does not need to convert a time signal into a frequency domain signal unlike the Fourier transform, and real-time signal processing in the time domain is possible. The Doppler speed can be calculated (see, for example,
また、パルス信号の発生においては、大電力のパルス信号の発生装置を安価で製造するため、容易に製造することのできるマグネトロン発振器が、しばしば用いられている(例えば、特許文献1参照)。 Further, in generating a pulse signal, a magnetron oscillator that can be easily manufactured is often used in order to manufacture a high-power pulse signal generator at low cost (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、従来のレーダ装置においては、上述したように、目標のドップラー速度を求めるために、受信したパルス信号の二つのパルスを用いて互いの位相値から位相差を検出しなければならず、また、位相値の算出はパルス繰り返し時間毎に行う必要がある。このため、マグネトロン発振器の動作の不安定によって、実際のパルス信号のパルス繰り返し時間が変動してしまう場合や、パルス信号の初期位相にばらつきが生じて、パルス毎に位相が変動する場合には、隣り合わせの二つのパルスで検出した位相差が、位相を求めた二点の時間差に対応して発生したものかどうかが分からなくなる。また、二つの隣り合うパルスの位相を検出できない場合には、ドップラー速度の測定ができない。したがって、位相差と時間差との対応が取れていないデータでドップラー速度を計算した結果、誤差が発生することや、ドップラー速度の検出に欠損が生じるという問題点があった。 However, in the conventional radar apparatus, as described above, in order to obtain the target Doppler velocity, the phase difference must be detected from the mutual phase value using two pulses of the received pulse signal, and The phase value must be calculated every pulse repetition time. For this reason, if the pulse repetition time of the actual pulse signal varies due to instability of the operation of the magnetron oscillator, or if the initial phase of the pulse signal varies and the phase varies from pulse to pulse, It is not clear whether the phase difference detected by the two adjacent pulses is generated corresponding to the time difference between the two points from which the phase was obtained. Further, when the phase of two adjacent pulses cannot be detected, the Doppler velocity cannot be measured. Therefore, as a result of calculating the Doppler speed with data in which the phase difference and the time difference are not taken into account, there are problems that an error occurs and the detection of the Doppler speed is lost.
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、その目的は、パルス繰り返し時間の変動や、パルス毎の位相の変動があっても、一個のパルス内の二点の位相を検出し、互いの位相差を求めることにより、目標のドップラー速度を検出することができるレーダ装置を得るものである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The purpose of the present invention is to determine the phase of two points in one pulse even if there are fluctuations in pulse repetition time and fluctuations in phase for each pulse. Thus, a radar apparatus capable of detecting the target Doppler velocity is obtained by obtaining the phase difference between them.
この発明に係るレーダ装置は、送信パルス信号の諸元を設定するパルス諸元設定部と、前記パルス諸元設定部により設定された諸元に基づきパルス信号を生成するパルス波形生成部と、前記パルス波形生成部により生成されたパルス信号を変調信号として、高周波信号をパルス変調して送信信号を生成する送信部と、送信信号と受信信号の経路切り替えを行うサーキュレータと、送信信号を目標に向けて放射するとともに、目標により反射した信号を受信する空中線部と、前記空中線部により受信された受信信号を低周波のパルス信号へ周波数変換する受信部と、前記受信部により周波数変換されたパルス信号をデジタル変換するA/D変換部と、前記A/D変換部によりデジタル変換されたパルス信号に対して、前記パルス諸元設定部により設定された諸元に基づき、一個のパルス内において二点の時刻を検出するパルス信号分析部と、前記パルス信号分析部により検出された二点の時刻における位相値を検出する位相検出部と、前記位相検出部により検出された位相値及び前記送信部から得られた送信信号の波長に基づき、前記目標のドップラー速度を算出するドップラー速度算出部とを設けたものである。
A radar apparatus according to the present invention includes a pulse specification setting unit that sets specifications of a transmission pulse signal, a pulse waveform generation unit that generates a pulse signal based on specifications set by the pulse specification setting unit, Using the pulse signal generated by the pulse waveform generator as a modulation signal, a transmitter that generates a transmission signal by pulse-modulating a high-frequency signal, a circulator that switches the path between the transmission signal and the reception signal, and directing the transmission signal to the target The antenna unit receives the signal reflected by the target, receives the signal received by the antenna unit, converts the received signal into a low-frequency pulse signal, and the pulse signal frequency-converted by the receiver unit. An A / D converter for digitally converting the signal and a pulse signal digitally converted by the A / D converter by the pulse specification setting unit. Based on the set specifications, a pulse signal analyzer that detects two points of time in one pulse, a phase detector that detects phase values at two points of time detected by the pulse signal analyzer, And a Doppler speed calculation unit that calculates the target Doppler speed based on the phase value detected by the phase detection unit and the wavelength of the transmission signal obtained from the transmission unit .
この発明に係るレーダ装置は、パルス繰り返し時間の変動や、パルス毎の位相の変動があっても、一個のパルス内の二点の位相を検出し、互いの位相差を求めることにより、目標のドップラー速度を検出することができるという効果を奏する。 The radar apparatus according to the present invention detects the phase of two points in one pulse and obtains the phase difference between them by detecting the phase difference even if there is a fluctuation in pulse repetition time or a phase fluctuation for each pulse. There is an effect that the Doppler speed can be detected.
実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係るレーダ装置について図1から図3までを参照しながら説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
A radar apparatus according to
図1において、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置は、パルス諸元設定部1と、パルス波形生成部2と、送信部3と、サーキュレータ4と、空中線部5と、受信部6と、A/D変換部7と、パルス信号分析部8と、位相検出部9と、ドップラー速度算出部10とが設けられている。
1, a radar apparatus according to
つぎに、この実施の形態1に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。図2及び図3は、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置の受信パルス信号の二点の時刻を検出する様子を示すタイミングチャートである。
Next, the operation of the radar apparatus according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. 2 and 3 are timing charts showing how two times of received pulse signals are detected by the radar apparatus according to
まず、パルス諸元設定部1は、送信するパルス信号の諸元としてパルス幅及びパルス繰り返し時間を設定する機能を持つ。このパルス諸元設定部1から、次段のパルス波形生成部2と、受信系のパルス信号分析部8にパルス諸元の情報が出力される。
First, the pulse
パルス波形生成部2は、パルス諸元設定部1から出力された送信パルス信号の諸元の情報に基づき、パルス信号を生成する機能を持つ。このパルス信号は矩形のパルス列であり、送信信号をパルス変調するための変調信号として使用する。
The pulse
送信部3は、パルス波形生成部2より入力されたパルス列のパルス諸元でギガヘルツ帯の高周波パルス信号を生成する機能を持ち、生成された高周波パルス信号を送信信号として出力する。なお、送信信号は、パルス波形生成部2から入力された矩形のパルス信号を変調信号として、高周波信号をパルス変調することにより得られる。高周波信号を生成する過程で、送信信号の波長λが決まり、送信部3は、送信信号の波長λの情報をドップラー速度算出部10へ出力する。
The
サーキュレータ4は、送信部3からの送信信号を空中線部5へ出力し、一方、空中線部5からの受信信号を受信部6へ出力する機能を持つ。
The
空中線部5は、送信部3から出力された送信信号を空間へ放射し、かつ、目標に向けて放射した送信信号が、目標により反射して到来してきた反射電波を受信信号として受信する機能を持つ。
The antenna unit 5 has a function of radiating the transmission signal output from the
受信部6は、空中線部5で受信された受信信号を入力し、ギガヘルツ帯の高周波パルス信号から低周波帯(数十〜数百メガヘルツ)のパルス信号へ周波数変換を実施する機能を持つ。また、仮に送信部3から出力された送信信号を入力した場合にも、ギガヘルツ帯の高周波パルス信号から低周波帯(数十〜数百メガヘルツ)のパルス信号へ周波数変換を実施する機能を持つ。
The
A/D変換部7は、受信部6より出力された信号を、高速でアナログ/デジタル変換する機能を持つ。
The A /
パルス信号分析部8は、A/D変換部7から出力されたデジタル化された受信信号に対して、一個のパルス内で二点の時刻を検出する機能を有する。
The pulse
二点の時刻を検出する状況を図2に示す。図2において、受信したパルス信号の電圧包絡線を、あらかじめ設定したしきい値と比較し、しきい値と交差する点を求める。この交差する点の隣り合わせの二点の時刻の差を求めると、パルス幅に概ね一致した値が現れる。この値が、パルス諸元設定部1から出力されるパルス幅の情報をもとに設定した値Tと比較して小さければ、しきい値と交差した二点は、パルス内にあると判断し、該当する二点の時刻をそれぞれ出力する。すなわち、図2(b)に示すように、Δt(=t2−t1)が、パルス諸元設定部1から出力されるパルス幅の情報をもとに設定した値Tと比較して小さければ、t1及びt2の点はパルス内部にあると判断する。また、分析に使用した受信信号も出力する。
FIG. 2 shows a situation where two time points are detected. In FIG. 2, the voltage envelope of the received pulse signal is compared with a preset threshold value to obtain a point that intersects the threshold value. When the time difference between two adjacent points of the intersecting point is obtained, a value substantially matching the pulse width appears. If this value is smaller than the value T set based on the pulse width information output from the pulse
一例として、図3は、受信信号がパルス幅1μs、パルス繰り返し時間1msのパルス信号である場合に、パルス幅の二倍の時間T=2usと比較を行ってパルス内の二点を検出した例である。
(1)Δt1<Tのため、t1及びt2の点はパルス内にある。よって、t1、t2を出力する。
(2)Δt2>Tのため、何もしない。
(3)Δt3<Tのため、t3及びt4の点はパルス内にある。よって、t3、t4を出力する。
(4)Δt4>Tのため、何もしない。
(5)Δt5<Tのため、t5及びt6の点はパルス内にある。よって、t5、t6を出力する。
As an example, FIG. 3 shows an example in which when a received signal is a pulse signal having a pulse width of 1 μs and a pulse repetition time of 1 ms, two points in the pulse are detected by comparison with a time T = 2 us that is twice the pulse width. It is.
(1) Since Δt 1 <T, the points t 1 and t 2 are in the pulse. Therefore, t 1 and t 2 are output.
(2) Since Δt 2 > T, nothing is done.
(3) Since Δt 3 <T, the points at t 3 and t 4 are in the pulse. Therefore, t 3 and t 4 are output.
(4) Since Δt 4 > T, nothing is done.
(5) Since Δt 5 <T, the points t 5 and t 6 are in the pulse. Thus, the output t 5, t 6.
位相検出部9は、パルス信号分析部8で検出した二点の時刻から、その時刻の位相を検出する機能を持つ。パルス信号分析部8から出力された二点の時刻がt1及びt2である場合、時刻t1での位相値θ1、及び時刻t2での位相値θ2は、受信したパルス信号の時刻t1での複素電圧z1=x1+jy1、及び、時刻t2での複素電圧z2=x2+jy2を用いて、式(1)及び式(2)により求めることができる。
The
位相検出部9は、式(1)及び式(2)で求めた位相値と、位相値を求めた時刻t1及び時刻t2を出力する。
ドップラー速度算出部10は、位相検出部9から出力された一個のパルス内の二点での位相値及び時刻を用いて、目標のドップラー速度を算出する機能を有する。時刻t1と時刻t2の間の位相差Δθは、式(3)で求められる。
The Doppler
また、互いの時刻の差から時間差Δtは、式(4)で求められる。 Further, the time difference Δt is obtained by the equation (4) from the difference in time between each other.
ドップラー周波数fdは、式(3)及び式(4)で求めた位相差Δθ及び時間差Δtを用いて式(5)により算出される。 The Doppler frequency f d is calculated by the equation (5) using the phase difference Δθ and the time difference Δt obtained by the equations (3) and (4).
最後に、ドップラー速度vdは、ドップラー周波数fdと送信信号の波長λから式(6)により算出される。 Finally, the Doppler velocity v d is calculated by the equation (6) from the Doppler frequency f d and the wavelength λ of the transmission signal.
すなわち、ドップラー速度算出部10は、位相検出部9により検出された位相値に基づき、ドップラー周波数fdを算出し、送信部3から得られた送信信号の波長λとドップラー周波数fdに基づき、目標のドップラー速度vdを算出する。
That is, the Doppler
以上のように、この実施の形態1によれば、受信したパルス信号の一個のパルス内の二点の時刻及び位相から、互いの時間差及び位相差を求めることができるため、パルス繰り返し時間に変動が生じる場合や、パルス毎に位相が変動してしまう場合であっても、パルス内での位相の進み方に影響をおよぼすことはなく、目標のドップラー速度の検出を行うことができるようになる。 As described above, according to the first embodiment, since the time difference and the phase difference can be obtained from the time and phase of two points in one pulse of the received pulse signal, the pulse repetition time varies. Even if this occurs or the phase fluctuates for each pulse, the target Doppler speed can be detected without affecting the way the phase advances within the pulse. .
実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係るレーダ装置について図4から図6までを参照しながら説明する。図4は、この発明の実施の形態2に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
A radar apparatus according to
図4において、この発明の実施の形態2に係るレーダ装置は、パルス諸元設定部1と、パルス波形生成部2と、送信部3と、サーキュレータ4と、空中線部5と、受信部6と、受信部(第2の受信部)6Aと、A/D変換部7と、A/D変換部(第2のA/D変換部)7Aと、パルス信号分析部8と、パルス信号分析部(第2のパルス信号分析部)8Aと、位相検出部9と、位相検出部(第2の位相検出部)9Aと、位相補正部11と、ドップラー速度算出部10とが設けられている。
4, a radar apparatus according to
つぎに、この実施の形態2に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。 Next, the operation of the radar apparatus according to the second embodiment will be described with reference to the drawings.
図5は、この発明の実施の形態2に係るレーダ装置の受信信号及び送信信号の一つのパルス信号を示すタイミングチャートである。図5において、(a)は受信信号の一つのパルス信号、(b)は送信信号の一つのパルス信号、(c)は修正後の送信信号の一つのパルス信号をそれぞれ表す。
FIG. 5 is a timing chart showing one pulse signal of the reception signal and the transmission signal of the radar apparatus according to
図6は、この発明の実施の形態2に係るレーダ装置の送信信号及び受信信号の位相関係を示すタイミングチャートである。図6において、(a)の関係から(b)に示すように、時刻t1での位相がゼロ(0)となるように送信信号及び受信信号をスライドする。次に、(c)に示すように、送信信号の時刻t2での位相がゼロ(0)となるように補正する。
FIG. 6 is a timing chart showing the phase relationship between the transmission signal and the reception signal of the radar apparatus according to
上記の実施の形態1では、受信信号から求めた位相値を直接使用していた。この実施の形態2では、ドップラー周波数が含まれていない、送信信号の一個のパルス内で検出した位相値を基準位相値とし、受信信号の一個のパルス内で検出した二点の位相を補正することに特徴を有しており、この場合の例について説明する。 In the first embodiment, the phase value obtained from the received signal is directly used. In the second embodiment, the phase value detected in one pulse of the transmission signal, which does not include the Doppler frequency, is used as the reference phase value, and the two phases detected in one pulse of the reception signal are corrected. An example of this case will be described.
位相補正部11には、受信信号の一個のパルス内の二点の位相値が入力されるとともに、受信信号に対する場合と同様の処理によって、送信信号についても、一個のパルス内の二点の位相値が入力される。
Two phase values in one pulse of the received signal are input to the
すなわち、受信部6Aは、送信部3により生成された送信信号を低周波のパルス信号へ周波数変換し、A/D変換部7Aは、受信部6Aにより周波数変換されたパルス信号をデジタル変換する。パルス信号分析部8Aは、A/D変換部7Aによりデジタル変換されたパルス信号に対して、パルス諸元設定部1により設定された諸元に基づき、一個のパルス内において二点の時刻を検出する。位相検出部9Aは、パルス信号分析部8Aにより検出された二点の時刻における位相値を検出する。
That is, the receiving
あらかじめ、図5(a)に示す、受信信号の一個のパルスの二点の時間差と、図5(b)に示す、送信信号の一個のパルス内の二点の時間差が一致するように、図5(c)に示すように、送信信号側の二点を微調整する。送信信号側の二点の時間差が、受信信号側の二点の時間差と同等又はそれ以上であるほうが、送信信号側の点は確実にパルス内で微調整されるので都合が良い。送信信号に対しては、ドップラー周波数を含まないので、二点を規定するパルスとしては、どのパルスを用いても良い。 The time difference between two points of one pulse of the received signal shown in FIG. 5A and the time difference of two points within one pulse of the transmission signal shown in FIG. As shown in FIG. 5C, the two points on the transmission signal side are finely adjusted. It is convenient that the time difference between the two points on the transmission signal side is equal to or greater than the time difference between the two points on the reception signal side because the point on the transmission signal side is surely finely adjusted within the pulse. Since the transmission signal does not include the Doppler frequency, any pulse may be used as the pulse defining the two points.
位相補正部11では、図6に示すようにして受信信号の二点の位相値を補正する。まず、送信信号及び受信信号の二点のうち、時刻の早い方の点(図6では時刻t1)での位相値が0となるように、送信信号及び受信信号の位相値をスライドする。次に、時刻の遅い方の点(図6ではt2)で送信信号側の位相値が0となる補正量を検出し、検出した補正量だけ受信信号側の位相値を補正する。この操作により、時刻の遅いほうの位相値が0を基準とした絶対的な位相値に補正される。
The
すなわち、位相補正部11は、位相検出部9Aにより検出された位相値を基準として、位相検出部9により検出された位相値を補正する。そして、ドップラー速度算出部10は、位相補正部11により補正された位相値や、パルス波形生成部2から得られた送信信号の波長に基づき、目標のドップラー速度を算出する。
That is, the
以上のように、この実施の形態2によれば、受信信号の一個のパルス内の二点の位相を、ドップラー周波数が含まれていない、送信信号の位相値を基準として補正することができるため、受信信号の一個のパルス内の二点の位相差をあいまいさなく(πの整数倍の値を誤検出しないように)算出することができる。 As described above, according to the second embodiment, the phase of two points in one pulse of the reception signal can be corrected with reference to the phase value of the transmission signal that does not include the Doppler frequency. Thus, the phase difference between two points in one pulse of the received signal can be calculated without ambiguity (so as not to erroneously detect a value that is an integral multiple of π).
実施の形態3.
この発明の実施の形態3に係るレーダ装置について図7から図9までを参照しながら説明する。図7は、この発明の実施の形態3に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
A radar apparatus according to
図7において、この発明の実施の形態3に係るレーダ装置は、パルス諸元設定部1と、パルス波形生成部2と、送信部3と、サーキュレータ4と、空中線部5と、受信部6と、A/D変換部7と、パルス中間検出部12と、パルス信号分析部8と、位相検出部9と、ドップラー速度算出部10とが設けられている。
7, the radar apparatus according to
つぎに、この実施の形態3に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。 Next, the operation of the radar apparatus according to the third embodiment will be described with reference to the drawings.
図8は、この発明の実施の形態3に係るレーダ装置の受信パルス信号の中間点の時刻を検出する様子を示すタイミングチャートである。図8において、しきい値と交差する時刻t1及びt2の中間点の時刻tmをパルスの中間点と判断する。
FIG. 8 is a timing chart showing how to detect the time of the intermediate point of the received pulse signal of the radar apparatus according to
図9は、この発明の実施の形態3に係るレーダ装置の一個のパルス内の中間点及び二点を示すタイミングチャートである。図9において、中間点の時刻tmから等しい時間だけ離れた二点の時刻t1及びt2を検出する。t2−tm=tm−t1となるように、時刻t1及びt2は検出される。
FIG. 9 is a timing chart showing an intermediate point and two points in one pulse of the radar apparatus according to
上記の実施の形態1では、一個のパルス内の二点は、しきい値と交差した点であった。この実施の形態3では、一個のパルスの中間を検出し、パルスの中間点から等しい幅だけ離れるように二点を規定することに特徴を有しており、この場合の例について説明する。 In the first embodiment, two points in one pulse intersect with the threshold value. The third embodiment is characterized in that the middle of one pulse is detected and two points are defined so as to be separated by an equal width from the middle point of the pulse. An example in this case will be described.
パルス中間検出部12は、A/D変換部7から出力された受信信号に対して、一個のパルス内のパルスの中間点の時刻を検出する機能を有する。パルスの中間点の時刻を検出する様子を図8に示す。図8において、受信信号の電圧包絡線を、あらかじめ設定したしきい値と比較し、しきい値と交差する点を求める。この交差する点の中間をパルスの中間点とする。パルス中間検出部12は、パルスの中間点の時刻tmを出力する。また、分析に使用した受信信号も出力する。
The pulse
パルス信号分析部8は、パルス中間検出部12からのパルスの中間点の時刻tmと、パルス諸元設定部1からのパルス幅の情報とによって、図9に示すように、パルスの中間点の時刻tmから、パルス幅の時間を越えないように等しい時間だけはなれた二点の時刻t1及びt2を検出し、一個のパルス内の二点の時刻t1及びt2として出力する。
As shown in FIG. 9, the pulse
以上のように、この実施の形態3によれば、一個のパルス内の二点の時間差を常に同じ値にすることができるため、複数のパルスにわたって、ドップラー周波数を算出する場合には、一個のパルス内の二点を常に同じ時間間隔で規定することができ、式(4)の時間差Δtの算出を省略することがきるため、ドップラー周波数をより効率的に算出できるようになる。 As described above, according to the third embodiment, the time difference between two points in one pulse can be always set to the same value. Therefore, when calculating the Doppler frequency over a plurality of pulses, Since two points in the pulse can always be defined at the same time interval, and the calculation of the time difference Δt in equation (4) can be omitted, the Doppler frequency can be calculated more efficiently.
実施の形態4.
この発明の実施の形態4に係るレーダ装置について図10及び図11までを参照しながら説明する。図10は、この発明の実施の形態4に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
A radar apparatus according to
図10において、この発明の実施の形態4に係るレーダ装置は、パルス諸元設定部1と、パルス波形生成部2と、送信部3と、サーキュレータ4と、空中線部5と、受信部6と、A/D変換制御部13と、A/D変換部7aと、A/D変換部(第2のA/D変換部)7bと、ピーク値分析部14と、位相検出部9と、ドップラー速度算出部10とが設けられている。
10, the radar apparatus according to
つぎに、この実施の形態4に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。図11は、この発明の実施の形態4に係るレーダ装置の受信信号のサンプリングの様子を示すタイミングチャートである。
Next, the operation of the radar apparatus according to the fourth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a timing chart showing how received signals are sampled by a radar apparatus according to
上記の実施の形態1では、A/D変換部7において、受信信号を等間隔で高速にアナログ/デジタル変換していた。この実施の形態4では、低速でアナログ/デジタル変換を行うことに特徴を有しており、この場合の例について説明する。
In the first embodiment, the A /
A/D変換制御部13は、パルス諸元設定部1からのパルス諸元の情報に基づき、A/D変換部7a及び7bのアナログ/デジタル変換の開始タイミングとサンプリング間隔を制御する機能を持つ。
The A / D
ピーク値分析部14は、A/D変換部7a及び7bから出力されたデジタル信号のピーク値を検出し、ピーク値に対応する時刻を検出する機能を持つ。
The peak
A/D変換制御部13は、パルス諸元設定部1から得られる送信信号のパルス幅の情報をもとに、A/D変換部7a及び7bに対して、アナログ/デジタル変換の開始タイミングについては、A/D変換部7bがA/D変換部7aに対して、パルス幅よりも短い遅延時間だけ遅れるように、サンプリング間隔については、パルス幅と同じ時間でアナログ/デジタル変換を実施するように制御を行う。この制御によって、同一の受信信号に対して、図11に示すように、送信信号のパルス幅の周期で、パルス幅よりも短い時間間隔の二点をサンプリングすることができる。
The A / D
ピーク値分析部14では、A/D変換部7a及び7bからのデジタル化された受信信号を入力する。デジタル化された受信信号は共にパルス幅の間隔でサンプリングされるため、どれかのサンプル点で必ずパルス信号を検出できる。A/D変換部7a及び7bから出力されるデジタル化された受信信号から、送信信号のパルス繰り返し時間に相当する時間範囲内のデータを対象として、データのサンプル番号が同一であるピーク値の点を、一個のパルス内の二点として判断し、それぞれの時刻を出力する。
The peak
以上のように、この実施の形態4によれば、受信信号のアナログ/デジタル変換はパルス幅の間隔で行われるので、受信信号が存在しない、すなわち受信したパルスが存在しないところでサンプリングするデータ点数を削減することができる。また、上記の実施の形態1で使用していたパルス信号分析部8がなくてもよいといった利点がある。
As described above, according to the fourth embodiment, since the analog / digital conversion of the received signal is performed at intervals of the pulse width, the number of data points to be sampled is calculated when there is no received signal, that is, when there is no received pulse. Can be reduced. Further, there is an advantage that the pulse
実施の形態5.
この発明の実施の形態5に係るレーダ装置について図12から図14までを参照しながら説明する。図12は、この発明の実施の形態5に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
Embodiment 5 FIG.
A radar apparatus according to Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
図12において、この発明の実施の形態5に係るレーダ装置は、パルス諸元設定部1と、パルス波形生成部2と、送信部3と、サーキュレータ4と、空中線部5と、受信部6と、A/D変換部7と、ガード区間検出部15と、パルス信号分析部8と、位相検出部9と、ドップラー速度算出部10とが設けられている。
12, the radar apparatus according to Embodiment 5 of the present invention includes a pulse
つぎに、この実施の形態5に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。図13は、この発明の実施の形態5に係るレーダ装置の信号伝送特性を示すタイミングチャートである。図14は、この発明の実施の形態5に係るレーダ装置の一個のパルス内で二点を選択する様子を示すタイミングチャートである。 Next, the operation of the radar apparatus according to the fifth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 13 is a timing chart showing signal transmission characteristics of the radar apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. FIG. 14 is a timing chart showing how two points are selected within one pulse of a radar apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
上記の実施の形態1では、パルス信号分析部8においてパルス内の二点を規定する場合に、パルス内の任意の点を規定していた。この実施の形態5では、パルス内の立ち上がり付近の点を規定しないように選択禁止区域を指定することに特徴を有しており、この場合の例について説明する。
In the first embodiment, when the pulse
ガード区間検出部15は、受信信号からパルス信号の立ち上がり部分を検出し、立ち上がりの時刻から微小時間を選択禁止区域として指定し、選択禁止区域の時間帯を出力する機能を持つ。
The
図13に示すように、レーダ装置の信号伝送特性によって、パルス立ち上がりにおいてリンギングと呼ばれる振動が発生することがある。この振動が顕著な場合に、しきい値を設け、しきい値を交差する点を規定すると、一個のパルス内に三点以上の点が選択されることとなり、後に行うドップラー周波数の算出において混乱が生じる。このため、ガード区間検出部15は、A/D変換部7から出力されるデジタル化された受信信号からパルス立ち上がりを検出し、パルス諸元設定部1から得られるパルス幅の情報から、パルス幅の時間内で振動がおさまる点の時刻を検出する。振動がおさまる点は、パルスの電圧包絡線の傾きが連続してゼロに近い設定値を取りはじめる点とする。その点の時刻とパルスの立ち上がりの時刻の間の時刻を選択禁止区域として指定する。
As shown in FIG. 13, a vibration called ringing may occur at the rising edge of the pulse depending on the signal transmission characteristics of the radar apparatus. When this vibration is significant, if a threshold value is set and a point where the threshold value is crossed is specified, three or more points will be selected in one pulse, and confusion will occur in the subsequent calculation of Doppler frequency. Occurs. For this reason, the guard
パルス信号分析部8は、一個のパルス内部で二点を選択する場合、図14に示すように、時刻の早い方の点が選択禁止区域内であれば、選択禁止区域外となる所まで点をスライドし、その点の時刻を検出する。
When two points are selected within one pulse, the pulse
以上のように、この実施の形態5によれば、受信信号のパルス立ち上がりにおいて振動が発生する場合に、振動を起こしている範囲を選択できないようにすることができるため、一個のパルス内で三箇所以上の点が規定されることを防止することができる。 As described above, according to the fifth embodiment, when vibration occurs at the rising edge of the received signal, it is possible to make it impossible to select the range in which vibration occurs. It is possible to prevent the points beyond the points from being defined.
1 パルス諸元設定部、2 パルス波形生成部、3 送信部、4 サーキュレータ、5 空中線部、6 受信部、6A 受信部、7 A/D変換部、7A A/D変換部、7a A/D変換部、7b A/D変換部、8 パルス信号分析部、8A パルス信号分析部、9 位相検出部、9A 位相検出部、10 ドップラー速度算出部、11 位相補正部、12 パルス中間検出部、13 A/D変換制御部、14 ピーク値分析部、15 ガード区間検出部。 1 pulse specification setting unit, 2 pulse waveform generation unit, 3 transmission unit, 4 circulator, 5 antenna unit, 6 reception unit, 6A reception unit, 7 A / D conversion unit, 7A A / D conversion unit, 7a A / D Conversion unit, 7b A / D conversion unit, 8 pulse signal analysis unit, 8A pulse signal analysis unit, 9 phase detection unit, 9A phase detection unit, 10 Doppler velocity calculation unit, 11 phase correction unit, 12 pulse intermediate detection unit, 13 A / D conversion control unit, 14 peak value analysis unit, 15 guard interval detection unit.
Claims (5)
前記パルス諸元設定部により設定された諸元に基づきパルス信号を生成するパルス波形生成部と、
前記パルス波形生成部により生成されたパルス信号を変調信号として、高周波信号をパルス変調して送信信号を生成する送信部と、
送信信号と受信信号の経路切り替えを行うサーキュレータと、
送信信号を目標に向けて放射するとともに、目標により反射した信号を受信する空中線部と、
前記空中線部により受信された受信信号を低周波のパルス信号へ周波数変換する受信部と、
前記受信部により周波数変換されたパルス信号をデジタル変換するA/D変換部と、
前記A/D変換部によりデジタル変換されたパルス信号に対して、前記パルス諸元設定部により設定された諸元に基づき、一個のパルス内において二点の時刻を検出するパルス信号分析部と、
前記パルス信号分析部により検出された二点の時刻における位相値を検出する位相検出部と、
前記位相検出部により検出された位相値及び前記送信部から得られた送信信号の波長に基づき、前記目標のドップラー速度を算出するドップラー速度算出部と
を備えたことを特徴とするレーダ装置。 A pulse specification setting unit for setting the specifications of the transmission pulse signal;
A pulse waveform generation unit that generates a pulse signal based on the parameters set by the pulse parameter setting unit;
A transmission unit that generates a transmission signal by pulse-modulating a high-frequency signal, using the pulse signal generated by the pulse waveform generation unit as a modulation signal;
A circulator that performs path switching between a transmission signal and a reception signal;
An antenna unit that radiates a transmission signal toward a target and receives a signal reflected by the target;
A receiving unit that converts the frequency of the received signal received by the antenna unit into a low-frequency pulse signal;
An A / D converter that digitally converts the pulse signal frequency-converted by the receiver;
A pulse signal analysis unit that detects the time of two points within one pulse based on the parameters set by the pulse parameter setting unit with respect to the pulse signal digitally converted by the A / D conversion unit;
A phase detector for detecting phase values at two points of time detected by the pulse signal analyzer;
Wherein based on the wavelength of the detected phase value and the transmission signal obtained from the transmitting unit by the phase detector, the radar apparatus being characterized in that a Doppler velocity calculation unit for calculating a Doppler velocity of the target.
前記第2の受信部により周波数変換されたパルス信号をデジタル変換する第2のA/D変換部と、
前記第2のA/D変換部によりデジタル変換されたパルス信号に対して、前記パルス諸元設定部により設定された諸元に基づき、一個のパルス内において二点の時刻を検出する第2のパルス信号分析部と、
前記第2のパルス信号分析部により検出された二点の時刻における位相値を検出する第2の位相検出部と、
前記第2の位相検出部により検出された位相値を基準として、前記位相検出部により検出された位相値を補正する位相補正部をさらに備え、
前記ドップラー速度算出部は、前記位相補正部により補正された位相値及び前記送信部から得られた送信信号の波長に基づき、前記目標のドップラー速度を算出する
ことを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。 A second receiver for converting the frequency of the transmission signal generated by the transmitter to a low-frequency pulse signal;
A second A / D converter that digitally converts the pulse signal frequency-converted by the second receiver;
A second time for detecting the time of two points in one pulse based on the specification set by the pulse specification setting unit for the pulse signal digitally converted by the second A / D conversion unit A pulse signal analysis unit;
A second phase detector for detecting phase values at two points of time detected by the second pulse signal analyzer;
A phase correction unit for correcting the phase value detected by the phase detection unit with reference to the phase value detected by the second phase detection unit;
The said Doppler velocity calculation part calculates the said target Doppler velocity based on the phase value correct | amended by the said phase correction part, and the wavelength of the transmission signal obtained from the said transmission part . Radar device.
前記パルス信号分析部は、前記パルス諸元設定部により設定された諸元に基づき、前記パルス中間検出部により検出された中間点の時刻から前後に等しい時間だけ離れた二点の時刻を一個のパルス内における二点の時刻として検出する
ことを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。 For the pulse signal digitally converted by the A / D converter, further comprising a pulse intermediate detector that detects the time of an intermediate point in one pulse,
The pulse signal analysis unit, based on the specifications set by the pulse specification setting unit, sets two points of time separated from the time of the intermediate point detected by the pulse intermediate detection unit by the same time before and after. The radar apparatus according to claim 1, wherein the radar apparatus detects the time at two points in the pulse.
前記パルス諸元設定部から得られる諸元の一部である送信信号のパルス幅に基づき、前記A/D変換部及び前記第2のA/D変換部に対して、アナログ/デジタル変換の開始タイミングについては、前記A/D変換部に対して前記第2のA/D変換部が、前記パルス幅よりも短い遅延時間だけ遅れるように、サンプリング間隔については、前記パルス幅と同じ時間でアナログ/デジタル変換を実施するように制御するA/D変換制御部と、
前記パルス信号分析部の代りに、前記A/D変換部及び前記第2のA/D変換部によりデジタル変換されたパルス信号に対して、前記送信信号のパルス幅の周期で、前記パルス幅よりも短い時間間隔の二点をサンプリングし、一個のパルス内における二点の時刻として検出するピーク値分析部とをさらに備えた
ことを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。 A second A / D converter that digitally converts the pulse signal frequency-converted by the receiver;
Start of analog / digital conversion for the A / D converter and the second A / D converter based on the pulse width of the transmission signal that is part of the specifications obtained from the pulse specification setting unit Regarding the timing, the second A / D converter is delayed by a delay time shorter than the pulse width with respect to the A / D converter, and the sampling interval is analog at the same time as the pulse width. A / D conversion control unit that controls to perform digital conversion;
Instead of the pulse signal analysis unit, the pulse signal digitally converted by the A / D conversion unit and the second A / D conversion unit has a cycle of the pulse width of the transmission signal. The radar apparatus according to claim 1, further comprising: a peak value analysis unit that samples two points at a short time interval and detects two points in one pulse.
前記パルス信号分析部は、一個のパルス内において二点の時刻を検出する場合、時刻の早い方の点が前記ガード区間検出部により検出された選択禁止区域内であれば、前記選択禁止区域外となる所まで点をスライドし、スライドした点の時刻を検出する
ことを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。 A guard interval detection unit that detects a selection prohibited area from the rise time of the pulse signal digitally converted by the A / D conversion unit to the point of time when the vibration is stopped;
When the pulse signal analysis unit detects two points of time in one pulse, if the earlier point is within the selection prohibited region detected by the guard interval detection unit, The radar apparatus according to claim 1, wherein the point is slid to a place where the point is and the time of the slid point is detected.
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