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JP2004257761A - Radar signal processing device and method - Google Patents

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Publication number
JP2004257761A
JP2004257761A JP2003046237A JP2003046237A JP2004257761A JP 2004257761 A JP2004257761 A JP 2004257761A JP 2003046237 A JP2003046237 A JP 2003046237A JP 2003046237 A JP2003046237 A JP 2003046237A JP 2004257761 A JP2004257761 A JP 2004257761A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
unnecessary wave
suppressing
signal processing
radar signal
suppressed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003046237A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Takeya
晋一 竹谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2003046237A priority Critical patent/JP2004257761A/en
Publication of JP2004257761A publication Critical patent/JP2004257761A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radar signal processing device and a radar signal processing method capable of improving the processing performance under the environment where an unnecessary wave component exists. <P>SOLUTION: Adaptive processing parts 4 are respectively mounted on each of main antennas 11-1n and auxiliary antennas 21-2m, and a clutter component is suppressed for every antenna element. Adaptive processing parts 5 are respectively mounted at the back of the adaptive processing parts 4 of the main antennas 11-1n to suppress an interference wave component from a reception signal where the clutter is suppressed. The beam formation processing is performed by a beam forming part 100 on the basis of an antenna element signal where the clutter and the interference wave component are suppressed, and an electric wave coming direction is extracted by a direction extracting part 200. Further an adaptive processing part 7 is mounted at the back of the beam forming part 100, and the unnecessary wave component is eliminated when it remains in the beam output. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルス状のレーダエコーを受信して電波源などの目標の方向を抽出したり、ビーム形成などの処理を行うレーダ信号処理装置およびレーダ信号処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4は、従来のレーダ信号処理装置の構成を示す機能ブロック図である。図4において、到来するパルス状のレーダエコーは複数のアンテナ素子11〜1nにおいて受信され、アンテナ素子信号に変換される。各アンテナ素子信号はそれぞれ受信処理部3により低雑音増幅、周波数変換、ディジタル変換などの処理を施されたのち2分岐され、ビーム形成部100および方向抽出部200に入力される。ビーム形成部100は、各素子信号からDBF(Digital Beam Forming)処理などによりビームを形成する。方向抽出部200は、例えばMUSIC(MUltiple SIgnal Classification)アルゴリズムなどの手法により電波の到来方向を特定する。
しかしながら周知のように、電波受信環境下にはクラッタや妨害波などの種々の不要波成分が存在するため、レーダ信号処理装置が必ずしも所期の性能を発揮できるとは限らない。
【0003】
図5は、従来のレーダ信号処理装置における処理結果を模式的に示す図である。図5(a)のように、受信ビームをフーリエ変換すると複数のフィルタバンクが形成されるが、ドプラ周波数分散が大きい場合には既知の手法によってはクラッタ成分を充分に抑圧することが難しい。よって図5(b)に示されるように、真の目標方向よりも大きなクラッタ成分が処理結果に残ることが有る。また、図5(c)のようにビームのサイドローブ方向から妨害波が到達すると、同様に図5(b)のように大きな妨害波成分が検出されることがある。このような不具合を解消するための種々の手法が下記文献に開示されているが、より一層、効果的に不要波成分を除去することのできる信号処理装置の提供が待たれている。
【0004】
特許文献1には、グラムシュミット方式に基づき、処理速度を高速化できかつ回路の拡張性に富むアダプティブアンテナ装置が開示される。非特許文献1には、不要波除去に係わる一方式としてのアダプティブMTI(Moving Target Indication)方式の詳細が開示される。非特許文献2には、p.35〜37およびP.98〜99に、SMIなどの直接解方式に係わる詳細が記述され、p.67〜86にMSN(Maximum Signal Noise ratio)方式の詳細が記述される。いずれの方式もクラッタを抑圧するために利用される。さらにこの文献には、電波到来方向抽出の一方式としてのMUSICアルゴリズムに関する詳細が記述される。
【0005】
【特許文献1】
特開平2−39705号公報
【0006】
【非特許文献1】
Bernard L.Lewis,”ASPECTS OF RADAR SIGNAL PROCESSING”,pp.237−238
【0007】
【非特許文献2】
菊間信良 著、「アレーアンテナによる適応信号処理」、科学技術出版(1999)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように既存のレーダ信号処理装置においては、クラッタや妨害波などの種々の不要波成分が存在する場合に、これらの到来方向と目標方向とを高精度に抽出することが難しく、必ずしも所期の性能を発揮できない場合がある。
【0009】
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、不要波成分が存在する環境下における処理性能の更なる向上を図ったレーダ信号処理装置およびレーダ信号処理方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、アレイ状に配列されレーダエコーを受信する複数のアンテナ素子と、これらの複数のアンテナ素子からの受信信号に含まれる不要波成分を抑圧する不要波抑圧手段と、この不要波抑圧手段により不要波成分の抑圧された前記受信信号から受信ビームを形成するビーム形成手段とを具備することを特徴とする。また本発明は、前記不要波抑圧手段により不要波成分の抑圧された前記受信信号から到来波の到来方向を検出する到来方向検出手段を具備することを特徴とする。
【0011】
このような構成であるから、不要波抑圧手段により既に不要波が除去されたアンテナ受信信号をに基づいてビーム形成手段により受信ビームが形成される。または、既に不要波が除去されたアンテナ受信信号に基づいて到来方向検出手段により到来波の到来方向が検出される。
【0012】
すなわち本発明では、ビームが形成された後に、あるいは到来方向を検出する処理がなされた後に不要な成分を抑圧するのではなく、これらの処理に先立ってアンテナ素子信号そのものに含まれる不要波成分を抑圧するようにしている。従ってより高い精度でビーム形成処理、あるいは到来方向検出処理を実施することが可能となり、これにより不要波成分が存在する環境下における処理性能の更なる向上を図ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は本発明に係わるレーダ信号処理装置の実施の形態を示す機能ブロック図である。図1において、不要波成分を含むパルスレーダエコーは主アンテナ11〜1nおよび補助アンテナ21〜2mによりそれぞれ受信され、受信処理部3により低雑音増幅、アナログ/ディジタル変換などの処理を施されて各々アダプティブ処理部4に入力される。アダプティブ処理部4は各アンテナからの受信信号に対してPRI(Pulse Repetition Interval、パルス繰り返し周期)間の処理を施すことにより、受信信号に含まれるクラッタ成分を抑圧する。
【0014】
補助アンテナ2mからの受信信号に基づくクラッタ抑圧後の信号は、複数のアダプティブ処理部5に分岐入力される。また主アンテナ11〜1nからの受信信号に基づくクラッタ抑圧後の信号は、減算器6により各アダプティブ処理部5の出力と減算されたのちそれぞれビーム形成部100および方向抽出部200に入力される。減算器6の出力はその一部が各アダプティブ処理部5にフィードバックされる。
【0015】
アダプティブ処理部5は、補助アンテナ2mからの受信信号と、減算器6からのフィードバック入力とに基づいてレンジ方向の処理を施すことにより、主アンテナ11〜1nからのクラッタ抑圧後の信号から妨害波成分を抑圧する。
【0016】
ビーム形成部100は、クラッタ成分および妨害成分が抑圧された受信信号に基づいてビーム合成処理を実施し、ΣビームやΔビームなどのビーム出力信号を生成する。その出力は、さらに減算器8およびアダプティブ処理部7からなる処理系に与えられ、アダプティブ処理部7のレンジ方向処理により抽出される不要波成分が減算されて最終的なビーム出力が生成される。
【0017】
方向抽出部200は、クラッタ成分および妨害成分が抑圧された受信信号に基づいて、MUSIC方式などのアルゴリズムに基づいて到来波の到来方向を抽出する。特に到来波が所定の電波源から放射されるものである場合には、この電波源の方向が抽出される。
【0018】
図2は、図1のアダプティブ処理部4,5,および7の構成を示す回路ブロック図である。アダプティブ処理部4,5,7は、それぞれ遅延量τをもつ複数の遅延線91〜9K−1からなるタップドディレイラインを備える。アダプティブ処理部5および7のタップ遅延量τは互いに等しく、レンジセルに相当する長さに設定される。アダプティブ処理部4におけるタップ遅延量τはこれより長く、PRIに相当する長さに設定される。
【0019】
図2において、入力信号Xin1は最初の演算セルBに入力されると共に各タップにおいて順次τずつ遅延され、Xin2〜XinKとしてそれぞれタップごとの演算セルBに入力される。各演算セルBの出力Xout1〜XoutKは加算器C1により加算出力され、その一部は各演算セルBにフィードバックされる。
【0020】
各演算セルBにおいて、入力されたタップ信号Xin1〜XinKはそれぞれ加算器C1からのフィードバック信号と乗算器B3において乗算されたのち、加算器B4を介して係数器B7に与えられる。加算器B4の出力の一部はサンプル遅延器B5および係数器B6を介して加算器B4に戻される。これにより複素ウェイトWが生成され、この複素ウェイトMは各演算セルBにおいてタップ信号Xin1〜XinKと乗算されてXout1〜XoutKとして出力される。
【0021】
すなわち演算セルBは、アダプティブ処理部の出力のうち各タップ信号Xin1〜XinKと相関をもつ信号成分を取り除くものである。このような機能を持つ演算セルBをアレイ状に接続することにより、アダプティブ処理部において不要波成分をアダプティブに抑圧することが可能になる。そして、タップ遅延量τを適切に設定することで、クラッタ或いは妨害波成分を適応的に除去することができる。
【0022】
つまりアダプティブ処理部4においてはτがPRIに相当する長さに設定されているため、MTI処理と同様の原理のもとでクラッタが適応的に抑圧される。またアダプティブ処理部5,7においてはτがレンジセルに相当する長さに設定されているため、一つのRPIの中での妨害波成分が適応的に抑圧される。特に図1は、アダプティブ処理部5,7においてそれぞれ補助アンテナ2m,21をサブアレイとして用い、MSN方式に基づくアダプティブ処理を実現する構成を示す。このほかアダプティブ処理部5,7によるレンジ方向処理には、グラムシュミット方式や直接解方式などがある。
【0023】
図3は、本発明に係わるレーダ信号処理装置における処理結果を模式的に示す図である。アダプティブ処理部4により個々のPRIにおける受信信号を用いた相関処理を実施することにより、図3(a)のようにクラッタ方向にヌルを形成することができる。また、アダプティブ処理部5,7により個々のレンジセルにおける受信信号を用いた相関処理を実施することにより、図3(b)のように妨害波の到来方向にヌルを形成することができる。
【0024】
本実施形態では、各主アンテナ11〜1n、補助アンテナ21〜2mごとにこのような処理を施し、クラッタ成分と妨害波成分とを、個々のアンテナ素子11〜1n、21〜2mからの受信信号ごとに抑圧する。そして、不要波成分が除去された受信信号を用いてビーム形成および到来方向抽出処理を実施するようにしている。これにより図3(c)に示されるように、クラッタ成分および妨害波成分をともに最小限に抑圧でき、目標信号との分離精度を飛躍的に高めることが可能になる。
【0025】
このように本実施形態では、主アンテナ11〜1nおよび補助アンテナ21〜2mごとにアダプティブ処理部4を設け、アンテナ素子ごとにクラッタ成分を抑圧する。また主アンテナ11〜1nのアダプティブ処理部4の後段にアダプティブ処理部5を設け、クラッタを抑圧した受信信号から妨害波成分を抑圧する。このようにしてクラッタおよび妨害波成分を抑圧したアンテナ素子信号からビーム形成部100によりビーム形成処理を行い、また方向抽出部200により電波到来方向を抽出する。さらに、ビーム形成部100の後段にアダプティブ処理部7を設け、ビーム出力に不要波成分が残留する場合にはこれを除去するようにしている。
【0026】
このようにしたので、ビーム形成後、あるいは到来方向抽出処理後の結果から不要波成分を除去する従来の方式に比べ、不要波成分を予め抑圧したアンテナ素子信号を用いてビーム形成および到来方向抽出処理を実施することが可能となるので、各処理にかかる精度を飛躍的に高めることが可能になる。このようなことから、クラッタや妨害波などの不要波成分が存在する環境下においても、処理性能の更なる向上を図ったレーダ信号処理装置を提供することが可能になる。
【0027】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば図1の表示に縛られることなく、補助アンテナ数を増加させ、またレンジ方向処理に係わるアダプティブ処理部5,7を並列に接続するようにすれば、複数の妨害波にも対処することができる。
【0028】
また図1において、クラッタ周波数や妨害方向などが予め分かっている場合には、特性を固定した周波数フィルタおよび角度フィルタを用いて不要波成分を除去するようにしても良い。すなわち本実施形態では、変化するクラッタ周波数や妨害方位に対処し得るアダプティブ方式に基づく不要波除去を実施するようにした。しかしながらアンテナ素子信号の不要波成分を予め除去することが本発明思想の主要部であるので、不要波除去の方式自体はアダプティブ方式に限らずどのようなものでも良い。
【0029】
また本実施形態においてはビーム形成処理および方向抽出処理の双方を実施するようにしたが、いずれか一方の処理を実施するようにしても良い。さらに、ビーム形成処理においてはMUSICアルゴリズムを例としてあげたが、ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques)処理など他のアルゴリズムを用いても良い。このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施することができる。
【0030】
【発明の効果】
以上詳しく述べたように本発明によれば、不要波成分が存在する環境下における処理性能の更なる向上を図ったレーダ信号処理装置およびレーダ信号処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるレーダ信号処理装置の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図2】図1のアダプティブ処理部4,5,および7の構成を示す回路ブロック図。
【図3】本発明に係わるレーダ信号処理装置における処理結果を模式的に示す図。
【図4】従来のパルスレーダ信号処理装置の構成を示す機能ブロック図。
【図5】従来のレーダ信号処理装置における処理結果を模式的に示す図。
【符号の説明】
B…演算セル、C1…加算器、B3…乗算器、B4…加算器、B7…係数器、B5…サンプル遅延器、B6…係数器、3…受信処理部、4,5,7…アダプティブ処理部、6…減算器、8…減算器、11〜1n…主アンテナ、21〜2m…補助アンテナ、91〜9K…遅延線、100…ビーム形成部、200…方向抽出部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a radar signal processing device and a radar signal processing method for receiving a pulse-shaped radar echo, extracting a target direction such as a radio wave source, and performing processing such as beam forming.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 is a functional block diagram showing a configuration of a conventional radar signal processing device. In FIG. 4, an incoming pulsed radar echo is received by a plurality of antenna elements 11 to 1n and converted into antenna element signals. Each of the antenna element signals is subjected to processing such as low noise amplification, frequency conversion, and digital conversion by the reception processing unit 3 and then branched into two, and is input to the beam forming unit 100 and the direction extracting unit 200. The beam forming unit 100 forms a beam from each element signal by a digital beam forming (DBF) process or the like. The direction extracting unit 200 specifies the direction of arrival of a radio wave by a technique such as a MUSIC (Multiple Signal Classification) algorithm.
However, as is well known, various unnecessary wave components such as clutter and interfering waves are present in a radio wave reception environment, and thus the radar signal processing device cannot always exhibit the expected performance.
[0003]
FIG. 5 is a diagram schematically showing a processing result in a conventional radar signal processing device. As shown in FIG. 5A, a plurality of filter banks are formed when the received beam is Fourier-transformed, but when the Doppler frequency dispersion is large, it is difficult to sufficiently suppress the clutter component by a known method. Therefore, as shown in FIG. 5B, a clutter component larger than the true target direction may remain in the processing result. When an interfering wave arrives from the side lobe direction of the beam as shown in FIG. 5C, a large interfering wave component may be similarly detected as shown in FIG. 5B. Various techniques for solving such a problem are disclosed in the following documents, but there is a need for a signal processing apparatus capable of removing unnecessary wave components more effectively.
[0004]
Patent Literature 1 discloses an adaptive antenna device based on the Gram-Schmidt method, which can increase the processing speed and has excellent circuit expandability. Non-Patent Document 1 discloses details of an adaptive MTI (Moving Target Indication) method as one method related to unnecessary wave removal. Non-Patent Document 2 discloses p. 35-37 and P.E. 98-99, details concerning a direct solution scheme such as SMI are described. Details of the MSN (Maximum Signal Noise Ratio) system are described in 67 to 86. Either method is used to suppress clutter. Further, this document describes details regarding the MUSIC algorithm as one method of extracting the direction of arrival of a radio wave.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2-39705 [0006]
[Non-patent document 1]
Bernard L. Lewis, "ASPECTS OF RADAR SIGNAL PROCESSING," pp. 237-238
[0007]
[Non-patent document 2]
Nobuyoshi Kikuma, "Adaptive signal processing by array antenna", Science and Technology Publishing (1999)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the existing radar signal processing device, when various unnecessary wave components such as clutter and interference waves are present, it is difficult to extract the arrival direction and the target direction with high accuracy, and it is not necessarily required. The desired performance may not be achieved.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a radar signal processing apparatus and a radar signal processing method that further improve processing performance in an environment where unnecessary wave components exist.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of antenna elements arranged in an array to receive radar echoes, and unnecessary wave suppressing means for suppressing unnecessary wave components included in signals received from the plurality of antenna elements. And beam forming means for forming a reception beam from the received signal in which unnecessary wave components have been suppressed by the unnecessary wave suppressing means. Further, the present invention is characterized in that it comprises arrival direction detection means for detecting an arrival direction of an arrival wave from the received signal in which unnecessary wave components have been suppressed by the unnecessary wave suppression means.
[0011]
With such a configuration, a reception beam is formed by the beam forming unit based on the antenna reception signal from which the unnecessary wave has already been removed by the unnecessary wave suppressing unit. Alternatively, the arrival direction of the arriving wave is detected by the arriving direction detection means based on the antenna reception signal from which the unnecessary wave has been already removed.
[0012]
That is, in the present invention, unnecessary components are not suppressed after the beam is formed or after the process of detecting the direction of arrival is performed, but unnecessary wave components included in the antenna element signal itself are removed prior to these processes. I try to suppress it. Therefore, it is possible to perform the beam forming process or the arrival direction detection process with higher accuracy, and it is possible to further improve the processing performance in an environment where an unnecessary wave component exists.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of a radar signal processing device according to the present invention. In FIG. 1, pulse radar echoes including unnecessary wave components are received by main antennas 11 to 1n and auxiliary antennas 21 to 2m, respectively, and subjected to processes such as low noise amplification and analog / digital conversion by a reception processing unit 3, and each of them is processed. It is input to the adaptive processing unit 4. The adaptive processing unit 4 suppresses a clutter component included in the received signal by performing a process between PRIs (Pulse Repetition Intervals) on a signal received from each antenna.
[0014]
The signal after the clutter suppression based on the reception signal from the auxiliary antenna 2m is branched and input to the plurality of adaptive processing units 5. Further, the signals after clutter suppression based on the received signals from the main antennas 11 to 1n are subtracted from the output of each adaptive processing unit 5 by the subtractor 6, and then input to the beam forming unit 100 and the direction extracting unit 200, respectively. A part of the output of the subtractor 6 is fed back to each adaptive processing unit 5.
[0015]
The adaptive processing unit 5 performs processing in the range direction based on the reception signal from the auxiliary antenna 2m and the feedback input from the subtractor 6 to remove the interference wave from the clutter-suppressed signals from the main antennas 11 to 1n. Suppress components.
[0016]
The beam forming unit 100 performs a beam combining process based on the received signal in which the clutter component and the interference component are suppressed, and generates a beam output signal such as a Σ beam or a Δ beam. The output is further provided to a processing system including a subtractor 8 and an adaptive processing unit 7, and an unnecessary wave component extracted by the range processing of the adaptive processing unit 7 is subtracted to generate a final beam output.
[0017]
The direction extracting unit 200 extracts the direction of arrival of an incoming wave based on an algorithm such as the MUSIC method based on the received signal in which the clutter component and the interference component are suppressed. In particular, when the incoming wave is radiated from a predetermined radio source, the direction of this radio source is extracted.
[0018]
FIG. 2 is a circuit block diagram showing a configuration of the adaptive processing units 4, 5, and 7 of FIG. Each of the adaptive processing units 4, 5, and 7 includes a tapped delay line including a plurality of delay lines 91 to 9K-1 each having a delay amount τ. The tap delay amounts τ of the adaptive processing units 5 and 7 are equal to each other and set to a length corresponding to a range cell. The tap delay amount τ in the adaptive processing unit 4 is longer than this, and is set to a length corresponding to PRI.
[0019]
In FIG. 2, the input signal Xin1 is input to the first operation cell B and is sequentially delayed by τ at each tap, and is input to the operation cell B for each tap as Xin2 to XinK. The outputs Xout1 to XoutK of each operation cell B are added and output by the adder C1, and a part thereof is fed back to each operation cell B.
[0020]
In each operation cell B, the input tap signals Xin1 to XinK are respectively multiplied by a feedback signal from the adder C1 in the multiplier B3, and then supplied to the coefficient unit B7 via the adder B4. Part of the output of the adder B4 is returned to the adder B4 via the sample delay unit B5 and the coefficient unit B6. As a result, a complex weight W is generated, and the complex weight M is multiplied by the tap signals Xin1 to XinK in each operation cell B and output as Xout1 to XoutK.
[0021]
That is, the operation cell B removes a signal component having a correlation with each of the tap signals Xin1 to XinK from the output of the adaptive processing unit. By connecting the operation cells B having such a function in an array, it is possible to adaptively suppress unnecessary wave components in the adaptive processing unit. By appropriately setting the tap delay amount τ, clutter or interference components can be adaptively removed.
[0022]
That is, in the adaptive processing unit 4, since τ is set to a length corresponding to PRI, clutter is adaptively suppressed based on the same principle as in MTI processing. Further, in adaptive processing units 5 and 7, τ is set to a length corresponding to a range cell, so that an interference wave component in one RPI is adaptively suppressed. In particular, FIG. 1 shows a configuration for implementing adaptive processing based on the MSN method by using the auxiliary antennas 2m and 21 as subarrays in the adaptive processing units 5 and 7, respectively. In addition, the range direction processing by the adaptive processing units 5 and 7 includes a Gram-Schmidt method and a direct solution method.
[0023]
FIG. 3 is a diagram schematically showing a processing result in the radar signal processing device according to the present invention. By performing the correlation processing using the received signal in each PRI by the adaptive processing unit 4, a null can be formed in the clutter direction as shown in FIG. Further, by performing the correlation processing using the received signals in the individual range cells by the adaptive processing units 5 and 7, a null can be formed in the arrival direction of the interference wave as shown in FIG. 3B.
[0024]
In the present embodiment, such processing is performed for each of the main antennas 11 to 1n and the auxiliary antennas 21 to 2m, and the clutter component and the interference wave component are converted into the reception signals from the individual antenna elements 11 to 1n and 21 to 2m. Suppress every time. Then, beam forming and arrival direction extraction processing are performed using the received signal from which unnecessary wave components have been removed. As a result, as shown in FIG. 3C, both the clutter component and the interference wave component can be suppressed to a minimum, and the accuracy of separation from the target signal can be drastically increased.
[0025]
As described above, in the present embodiment, the adaptive processing unit 4 is provided for each of the main antennas 11 to 1n and the auxiliary antennas 21 to 2m, and the clutter component is suppressed for each antenna element. An adaptive processing unit 5 is provided at a stage subsequent to the adaptive processing unit 4 of the main antennas 11 to 1n, and suppresses an interference wave component from the received signal in which clutter is suppressed. The beam forming unit 100 performs the beam forming process from the antenna element signal in which the clutter and the interference wave component are suppressed in this way, and the direction extracting unit 200 extracts the arrival direction of the radio wave. Further, an adaptive processing unit 7 is provided at a stage subsequent to the beam forming unit 100, and when an unnecessary wave component remains in the beam output, this is removed.
[0026]
With this configuration, beam forming and arrival direction extraction are performed using an antenna element signal in which unnecessary wave components are suppressed in advance, compared to a conventional method in which unnecessary wave components are removed from the result after beam formation or after the direction of arrival extraction processing. Since the processing can be performed, the accuracy of each processing can be dramatically increased. For this reason, it is possible to provide a radar signal processing device that further improves processing performance even in an environment where unnecessary wave components such as clutter and interference waves are present.
[0027]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment. For example, if the number of auxiliary antennas is increased and the adaptive processing units 5 and 7 related to the range direction processing are connected in parallel without being limited to the display of FIG. it can.
[0028]
In FIG. 1, when the clutter frequency and the interference direction are known in advance, the unnecessary wave component may be removed by using a frequency filter and an angle filter having fixed characteristics. That is, in the present embodiment, the unnecessary wave removal based on the adaptive method capable of coping with the changing clutter frequency and the disturbance direction is performed. However, removing unnecessary wave components of the antenna element signal in advance is a main part of the concept of the present invention, so that the unnecessary wave removing method itself is not limited to the adaptive method and may be any method.
[0029]
In the present embodiment, both the beam forming process and the direction extracting process are performed, but either one of the processes may be performed. Further, in the beam forming process, the MUSIC algorithm has been described as an example, but another algorithm such as ESPRIT (Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Technologies) process may be used. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0030]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a radar signal processing device and a radar signal processing method that further improve processing performance in an environment where unnecessary wave components exist.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of a radar signal processing device according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit block diagram showing a configuration of adaptive processing units 4, 5, and 7 of FIG.
FIG. 3 is a diagram schematically showing a processing result in the radar signal processing device according to the present invention.
FIG. 4 is a functional block diagram showing a configuration of a conventional pulse radar signal processing device.
FIG. 5 is a diagram schematically showing a processing result in a conventional radar signal processing device.
[Explanation of symbols]
B: Operation cell, C1: Adder, B3: Multiplier, B4: Adder, B7: Coefficient unit, B5: Sample delay unit, B6: Coefficient unit, 3: Reception processing unit, 4, 5, 7 ... Adaptive processing Unit, 6 subtractor, 8 subtractor, 11 to 1n main antenna, 21 to 2m auxiliary antenna, 91 to 9K delay line, 100 beam forming unit, 200 direction extracting unit

Claims (10)

アレイ状に配列されレーダエコーを受信する複数のアンテナ素子と、
これらの複数のアンテナ素子からの受信信号に含まれる不要波成分を抑圧する不要波抑圧手段と、
この不要波抑圧手段により不要波成分の抑圧された前記受信信号から受信ビームを形成するビーム形成手段とを具備することを特徴とするレーダ信号処理装置。
A plurality of antenna elements arranged in an array to receive radar echoes,
Unnecessary wave suppressing means for suppressing unnecessary wave components included in received signals from these plurality of antenna elements,
A radar signal processing apparatus comprising: a beam forming unit configured to form a reception beam from the reception signal in which unnecessary wave components are suppressed by the unnecessary wave suppression unit.
さらに、前記ビーム形成手段により形成された受信ビームに残留する不要波成分を抑圧する残留成分抑圧手段を具備することを特徴とする請求項1に記載のレーダ信号処理装置。2. The radar signal processing apparatus according to claim 1, further comprising a residual component suppressing unit that suppresses an unnecessary wave component remaining in the reception beam formed by the beam forming unit. アレイ状に配列されレーダエコーを受信する複数のアンテナ素子と、
これらの複数のアンテナ素子からの受信信号に含まれる不要波成分を抑圧する不要波抑圧手段と、
この不要波抑圧手段により不要波成分の抑圧された前記受信信号から到来波の到来方向を検出する到来方向検出手段とを具備することを特徴とするレーダ信号処理装置。
A plurality of antenna elements arranged in an array to receive radar echoes,
Unnecessary wave suppressing means for suppressing unnecessary wave components included in received signals from these plurality of antenna elements,
A radar signal processing device comprising: an arrival direction detection unit that detects an arrival direction of an arrival wave from the received signal in which unnecessary wave components are suppressed by the unnecessary wave suppression unit.
前記不要波抑圧手段は、前記アンテナ素子の配列方向に対して分布する不要波成分を抑圧することを特徴とする請求項1または3に記載のレーダ信号処理装置。The radar signal processing apparatus according to claim 1, wherein the unnecessary wave suppressing unit suppresses unnecessary wave components distributed in an arrangement direction of the antenna elements. 前記不要波抑圧手段は、周波数軸上に分布する不要波成分を抑圧することを特徴とする請求項1または3に記載のレーダ信号処理装置。The radar signal processing apparatus according to claim 1, wherein the unnecessary wave suppressing unit suppresses unnecessary wave components distributed on a frequency axis. アレイ状に配列されレーダエコーを受信する複数のアンテナ素子からの受信信号に含まれる不要波成分を抑圧する不要波抑圧ステップと、
この不要波抑圧ステップにおいて不要波成分の抑圧された前記受信信号から受信ビームを形成するビーム形成ステップとを具備することを特徴とするレーダ信号処理方法。
An unnecessary wave suppressing step of suppressing unnecessary wave components included in received signals from a plurality of antenna elements arranged in an array and receiving radar echoes,
A beam forming step of forming a reception beam from the reception signal in which the unnecessary wave component has been suppressed in the unnecessary wave suppressing step.
さらに、前記ビーム形成ステップにおいて形成された受信ビームに残留する不要波成分を抑圧する残留成分抑圧ステップを具備することを特徴とする請求項6に記載のレーダ信号処理方法。The radar signal processing method according to claim 6, further comprising a residual component suppressing step of suppressing unnecessary wave components remaining in the reception beam formed in the beam forming step. アレイ状に配列されレーダエコーを受信する複数のアンテナ素子からの受信信号に含まれる不要波成分を抑圧する不要波抑圧ステップと、
この不要波抑圧ステップにおいて不要波成分の抑圧された前記受信信号から到来波の到来方向を検出する到来方向検出ステップとを具備することを特徴とするレーダ信号処理方法。
An unnecessary wave suppressing step of suppressing unnecessary wave components included in received signals from a plurality of antenna elements arranged in an array and receiving radar echoes,
An arrival direction detection step of detecting an arrival direction of an arrival wave from the received signal in which the unnecessary wave component has been suppressed in the unnecessary wave suppression step.
前記不要波抑圧ステップは、前記アンテナ素子の配列方向に対して分布する不要波成分を抑圧するステップであることを特徴とする請求項6または8に記載のレーダ信号処理方法。9. The radar signal processing method according to claim 6, wherein the unnecessary wave suppressing step is a step of suppressing unnecessary wave components distributed in an arrangement direction of the antenna elements. 前記不要波抑圧ステップは、周波数軸上に分布する不要波成分を抑圧するステップであることを特徴とする請求項6または8に記載のレーダ信号処理方法。9. The radar signal processing method according to claim 6, wherein the unnecessary wave suppressing step is a step of suppressing unnecessary wave components distributed on a frequency axis.
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