JP2009047505A - Ultra-wideband radar system and signal processing method for wideband radar system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,レーダ装置に関し,特に,超広帯域(UWB:Ultra-Wide Band )の電波を送受信して移動物体等の目標(ターゲット)の距離を高精度で検出する超広帯域レーダ装置及び広帯域レーダ装置の信号処理方法に関する。 The present invention relates to a radar apparatus, and in particular, an ultra-wideband radar apparatus and a broadband radar apparatus that transmit and receive an ultra-wide band (UWB) radio wave and detect the distance of a target (target) such as a moving object with high accuracy. The present invention relates to a signal processing method.
超広帯域の電波を送受信して移動物体の位置(距離,方位,高さ)を高精度で検出する超広帯域(UWB)レーダ装置が知られている。 2. Description of the Related Art An ultra-wideband (UWB) radar device that transmits and receives ultra-wideband radio waves and detects the position (distance, azimuth, height) of a moving object with high accuracy is known.
超広帯域(UWB)レーダ装置は,距離分解能で高精度の位置評定ができることが特徴である。また,超広帯域の電波は,その周波数が数GHz以下の低い帯域が含まれる場合,コンクリートや木材等の非金属(減衰媒質)を透過する性質がある。そして,この2つの特徴を活かして種々のレーダやセンサへの適用が検討されている。距離分解能と減衰媒質透過性の2つの特徴を活かしたUWBレーダとして,例えば,建物内や部屋内の不正侵入者の動きを壁越しに検知するUWBレーダ(壁透過レーダ,スルーウォールレーダ),森林に潜む危険動物等の動きを植林や植栽を透過させて検知するUWBレーダ(森林透過レーダ,群葉透過レーダ,FOPENレーダ:Foliage Penetration Radar),瓦礫や土砂等の下に埋もれた生存者を検知するUWBレーダ(生存者探知レーダ),施設等の侵入者が危険物を隠し持っていないかを服越しに検知するUWBレーダ(セキュリティゲート用危険物探知レーダ),自動車のフロント内部に設置して非金属のバンパーやフロントグリル越しに前方を走行する自動車や停車する自動車,駐車場の壁等との距離を高精度に計測するUWBレーダ(衝突防止レーダ)等が検討されている。 The ultra-wideband (UWB) radar device is characterized by high-accuracy position evaluation with distance resolution. Ultra-wideband radio waves have the property of transmitting through non-metals (attenuation media) such as concrete and wood when the frequency includes a low band of several GHz or less. And application to various radars and sensors is being studied utilizing these two characteristics. For example, UWB radar (wall transmission radar, through wall radar), forest that detects the movement of unauthorized intruders in buildings and rooms through walls, utilizing the two features of distance resolution and attenuation medium permeability UWB radar (forest penetrating radar, foliage penetrating radar, fopen radar), which detects the movement of dangerous animals lurking in the forest, and the survivors buried under rubble and earth and sand UWB radar (survivor detection radar) to detect, UWB radar (security gate detection radar for detection of security gates) to detect whether intruders in facilities have hidden dangerous objects, installed inside the front of the car UWB radar that measures the distance from non-metal bumpers and front grills, cars that park in front, and parking walls with high accuracy Anti-collision radar) and the like have been studied.
図18は従来の超広帯域レーダ装置の構成を示す図であり,周知の等価時間サンプリングの技術を用いている。図中,50は同期制御部,51はUWBパルス発生部,52は送信アンテナ部,53は受信アンテナ部,54はUWBゲートパルス発生部,55は検波部,56は積分部,57はベースバンド信号AD変換部,58は波形表示部,59は目標(人物等)である。 FIG. 18 is a diagram showing a configuration of a conventional ultra-wideband radar apparatus, which uses a known equivalent time sampling technique. In the figure, 50 is a synchronization control unit, 51 is a UWB pulse generation unit, 52 is a transmission antenna unit, 53 is a reception antenna unit, 54 is a UWB gate pulse generation unit, 55 is a detection unit, 56 is an integration unit, and 57 is baseband. A signal AD conversion unit, 58 is a waveform display unit, and 59 is a target (person or the like).
図19は従来例の構成による各部の動作波形の例を示す図である。図19を参照しながら図18の動作を説明すると, 同期制御部50から送信クロック信号を繰り返しUWBパルス発生部51に送信する。UWBパルス発生部51は同期制御部50から送信された送信クロック信号のタイミングで繰り返しUWB送信パルス信号を図19の(a)に示すように発生する。UWBパルス発生部51で発生したUWBパルス送信信号は,送信アンテナ部52から目標物体59が存在する自由空間に放射される。
FIG. 19 is a diagram showing an example of the operation waveform of each part according to the configuration of the conventional example. The operation of FIG. 18 will be described with reference to FIG. 19. The transmission clock signal is repeatedly transmitted from the
目標物体59からの反射波は,受信アンテナ部53で繰り返し受信し,図19の(b)に示すようなUWB受信パルス信号となる。UWBゲートパルス発生部54は,同期制御部50から送信される受信クロック信号のタイミングで図19の(c)に示すゲートパルス信号を発生させる。受信アンテナ部53で受信したUWB受信パルス信号は,同期制御部50からの受信クロックに基づきUWBゲートパルス発生部54で発生されたゲートパルス信号の間に,検波部55で検波されて図19の(d)に示すような受信パルス検波信号が発生し,積分部56で積分され,図19の(e)に示すようなベースバンド信号となる。同期制御部50で発生させる受信クロックの繰り返し周期を,受信アンテナ部53で受信するUWB受信パルス信号の繰り返し周期(送信クロック周期)と,数Hzずらすことによって,超高速の繰り返し周波数で受信される信号が,検波部55と積分部56においてサンプリング積分検波(等価時間サンプリング)され,時間伸張されたベースバンド信号となる。サンプリング積分検波されたベースバンド信号は,ベースバンド信号AD変換部57でアナログ−ディジタル変換(AD変換)されて図19の(f)に示すようなディジタル信号となる。ベースバンド信号AD変換部57でAD変換されたディタジル信号は,波形表示部58において波形表示される。
The reflected wave from the
なお,UWB(超広帯域)レーダをベースとした運動センサが提案されている(特許文献1参照)。その運動センサの技術では,自走式発振器からレーダパルス繰り返しインターバルを発生し,2つの遅延手段を駆動して,一つは固定基準遅延手段であり,他の一つは受信(ゲートパルス)経路の調整可能な遅延手段であり,固定基準遅延手段の出力は送信パルスを発生するインパルス発生器を駆動し,迅速な立上り時間を持つパルスを発生して,送信アンテナにより直接放射される。送信パルスはターゲットで反射されて受信アンテナで受信されてUWB検出器へ入力される。上記した調整可能な遅延手段で遅延された自走式発振器の出力は送信側と同様のインパルス発振器で迅速な立上り時間を持つパルスに変換されUWB検出器に対して受信パルスのゲート動作(ストローブ)を行い,ターゲットへの両方向エコー時間に対応する空間内のポイントをサンプリングする。サンプリング出力は積分器で平均化され,その出力の変化を微分器で検出し,動きのある存在(例えば,侵入者等)を検出することができる。
本来,等価時間サンプリング方式は,繰り返し事象(常に同じ受信波が得られる事象)に対して高速サンプリングすることなく,高いサンプリングレートでサンプリングできる方式であるが,超広帯域(UWB)レーダにおいては,送信パルスの送信クロックの周期が極めて短い(パルス繰り返し周波数が極めて高い)ため,歩行する人物程度の速度であれば繰り返し事象を考えることができ,超広帯域レーダ波の受信には等価時間サンプリングの方法が適用できる。この等価時間サンプリングの方法では,図19の(c)に示すように,送信クロックの周期に対して受信クロックの周期を少し長くなるようずらすことで,検波する受信波のポイント(時間)が少しずつ遅くなるため,受信クロックの周期毎に検波する距離が少しずつ遠ざかっていく。 Originally, the equivalent time sampling method is a method that can sample at a high sampling rate without performing high-speed sampling for repetitive events (events in which the same received wave is always obtained), but in an ultra-wideband (UWB) radar, transmission is performed. Since the pulse transmission clock cycle is extremely short (the pulse repetition frequency is extremely high), it is possible to consider repetitive events at the speed of a walking person. Applicable. In this equivalent time sampling method, as shown in FIG. 19 (c), the received wave point (time) to be detected is slightly changed by shifting the period of the reception clock to be slightly longer than the period of the transmission clock. Since the delay time is gradually increased, the detection distance is gradually increased every reception clock cycle.
図20は従来の等価時間サンプリングの受信方法による移動目標の探知状態の説明図であり,図20の(a)に示すように,受信クロックの周期毎に検波する受信波の時間(距離)の方向に対して,目標物体の移動方向が同じ場合(目標物体がUWBレーダから遠ざかる場合)には,移動する目標物体に対して検波する受信波の時間(距離)ポイントが追い越していくことになるため,確実に移動する目標物体を捕捉して探知することができるが,受信クロックの周期毎に検波する受信波の時間(距離)の方向に対して,目標物体の移動方向が逆の場合(目標物体がUWBレーダに近づく場合)には,図20の(b)に示すように,移動する目標物体に対して検波する受信波の時間(距離)ポイントが対向してすれ違うことになるので,移動する目標物体を捕捉できずに探知できない場合がある。 FIG. 20 is an explanatory diagram of a moving target detection state according to the conventional equivalent time sampling reception method. As shown in FIG. 20A, the time (distance) of the received wave to be detected for each period of the received clock is shown. When the moving direction of the target object is the same as the direction (when the target object moves away from the UWB radar), the time (distance) point of the received wave to be detected with respect to the moving target object will pass. Therefore, it is possible to capture and detect a target object that moves reliably, but when the direction of movement of the target object is opposite to the time (distance) direction of the received wave that is detected at each reception clock cycle ( When the target object approaches the UWB radar), as shown in FIG. 20 (b), the time (distance) point of the received wave to be detected with respect to the moving target object will pass each other. Move May not be detected without can catch the target object that.
従って,従来,等価時間サンプリング受信方法の超広帯域レーダ装置では,目標物体が広帯域レーダ装置に近づく場合に目標物体を高確度で探知することができないという問題があった。 Therefore, the conventional ultra-wideband radar apparatus of the equivalent time sampling reception method has a problem that the target object cannot be detected with high accuracy when the target object approaches the broadband radar apparatus.
また,上記特許文献1の技術は,等価時間サンプリングとは異なるものであり,ターゲットの動きの方向を識別することはできない。
Further, the technique of
本発明は,等価時間サンプリングの方法の超広帯域(UWB)の電波を送受信して移動物体等の目標の距離を検出する場合に,目標物体が近づく場合にも探知の確度を高めることができる広帯域レーダ装置及び広帯域レーダ装置の信号処理方法を提供することを目的とする。 In the present invention, when detecting a target distance such as a moving object by transmitting / receiving an ultra-wideband (UWB) radio wave of an equivalent time sampling method, a wideband capable of improving the detection accuracy even when the target object approaches. It is an object to provide a signal processing method for a radar apparatus and a broadband radar apparatus.
図1は本発明の原理構成を示す図である。図中,1は送信クロック信号と第1と第2の受信クロック信号を発生する同期制御手段,2はUWBパルス発生手段,3aは送信アンテナ部,3bは受信アンテナ部,4は電力分配手段,5−1は第1のゲートパルス発生手段,5−2は第2のゲートパルス発生手段,6−1は第1の検波手段,6−2は第2の検波手段,7−1は第1の検波手段6−1からの第1の受信パルス検波信号を積分する第1の積分手段,7−2は第2の検波手段6−2からの第2の受信パルス検波信号を積分する第2の積分手段,8−1は第1のベースバンド信号AD変換手段,8−2は第2のベースバンド信号AD変換手段,9は第2のディジタル信号を時間反転させる時間反転手段,10はディジタル信号合成手段,11はディジタル合成信号を表示する波形表示手段,12は目標(人物等)である。 FIG. 1 is a diagram showing a principle configuration of the present invention. In the figure, 1 is a synchronization control means for generating a transmission clock signal and first and second reception clock signals, 2 is a UWB pulse generation means, 3a is a transmission antenna section, 3b is a reception antenna section, 4 is a power distribution means, Reference numeral 5-1 denotes first gate pulse generation means, 5-2 denotes second gate pulse generation means, 6-1 denotes first detection means, 6-2 denotes second detection means, and 7-1 denotes the first detection means. The first integrating means for integrating the first received pulse detection signal from the first detecting means 6-1 and the second integrating means 7-2 for integrating the second received pulse detected signal from the second detecting means 6-2. Integrating means 8-1, first baseband signal AD converting means 8-1, second baseband signal AD converting means 8-2, time reversing means 9 for time reversing the second digital signal, 10 digital Signal synthesis means 11 is a waveform for displaying a digital synthesized signal Display unit, 12 is a target (person or the like).
同期制御手段1からUWBパルス発生手段2に対して送信クロックを出力することにより,UWBパルス発生手段2からUWBパルスが発生して送信アンテナ部3aから出力され,目標12に当たって,反射信号が受信アンテナ部3bで受信され,電力分配手段4において受信信号を2つの電力の信号に分配して,第1の検波手段6−1と第2の検波手段6−2に供給する。同期制御手段1からは送信クロックの周波数に対して微小クロック数だけ少ない周波数を持つ第1の受信クロックが第1のゲートパルス発生手段5−1に供給する一方で,送信クロックの周波数に対して微小クロック数だけ多い周波数を持つ第2の受信クロックを第2のゲートパルス発生手段5−2に供給する。第1の受信クロックに基づいて第1のゲートパルス発生手段5−1から第1のゲートパルスが発生して第1の検波手段6−1に供給されることで,電力分配手段4からの受信パルス分配信号が第1のゲートパルスのタイミングで検波を行い,第2の受信クロックに基づいて第2のゲートパルス発生手段5−2から第2のゲートパルスが発生して第2の検波手段6−2に供給されることで,電力分配手段4からの受信パルス分配信号が第2のゲートパルスのタイミングで検波を行う。
By outputting a transmission clock from the
第1の検波手段6−1と第2の検波手段6−2の検波出力は,それぞれ第1の積分手段7−1,第2の積分手段7−2へ入力されて積分が行われてそれぞれ第1のベースバンド信号及び第2のベースバンド信号に変換される。更に各ベースバンド信号はそれぞれ,第1のベースバンド信号AD変換手段8−1及び第2のベースバンド信号AD変換手段8−2においてディジタル信号に変換される。第1のベースバンドAD変換手段8−1から発生したディジタル信号は送信クロックより微小数のクロックだけ小さい周波数の受信クロックに基づいて検波されており,受信信号の信号波形は時間変化に対し目標との距離が近い位置から遠い位置への変化を表している。これに対し,第2のベースバンドAD変換手段8−2から発生したディジタル信号は送信クロックより微小数のクロックだけ大きい周波数の受信クロックに基づいて検波されており,受信信号の信号波形は時間変化に対し目標への距離が遠い位置から近い位置への変化を表している。 The detection outputs of the first detection means 6-1 and the second detection means 6-2 are input to the first integration means 7-1 and the second integration means 7-2, respectively, and integration is performed. It is converted into a first baseband signal and a second baseband signal. Further, each baseband signal is converted into a digital signal by the first baseband signal AD conversion means 8-1 and the second baseband signal AD conversion means 8-2. The digital signal generated from the first baseband AD conversion means 8-1 is detected based on a reception clock having a frequency smaller than the transmission clock by a minute number of clocks. This represents a change from a position where the distance is short to a position far away. On the other hand, the digital signal generated from the second baseband AD conversion means 8-2 is detected based on the reception clock having a frequency that is a minute number larger than the transmission clock, and the signal waveform of the reception signal changes with time. On the other hand, a change from a position far from the target to a close position is shown.
2つのベースバンド信号AD変換手段8−1,8−2の時間軸を合わせるため,第2のベースバンド信号AD変換手段8−2の出力を時間反転手段9で時間反転(近い時間を遠くの時間に変換し,遠い時間を近い時間に変換する)を行って,時間軸がそろった2つのベースバンド信号(ディジタル)をディジタル信号合成手段10で合成して波形表示手段11に表示する。 In order to match the time bases of the two baseband signal AD conversion means 8-1 and 8-2, the output of the second baseband signal AD conversion means 8-2 is time-reversed by the time reversal means 9 (nearly far away The time base is converted into the time, and the far time is converted into the near time. The two baseband signals (digital) having the same time axis are synthesized by the digital signal synthesis means 10 and displayed on the waveform display means 11.
本発明によれば,目標物体の移動方向に関係なく,目標物体の探知確度を高めることができる。また,等価時間サンプリングの方法で目標物体からの反射を受信する超広帯域レーダ装置において,目標物体の移動方向が超広帯域レーダ装置から遠ざかる場合でも近づく場合でも,探知の確度を高めることができる。 According to the present invention, the detection accuracy of a target object can be increased regardless of the moving direction of the target object. In addition, in the ultra-wideband radar apparatus that receives reflection from the target object by the equivalent time sampling method, the detection accuracy can be improved regardless of whether the target object moves away from or close to the ultra-wideband radar apparatus.
図2は,本発明の実施例1の構成を示す。図中,20は目標(図1の12に対応),21は同期制御部(図1の1に対応),22はUWBパルス発生部(図1の2に対応),23aは送信アンテナ部(図1の3aに対応),23bは受信アンテナ部(図1の3bに対応),24は電力分配部(図1の4に対応),25−1,25−2は第1及び第2のUWBゲートパルス発生部(図1の5−1,5−2に対応),26−1,26−2は第1と第2の検波部(図1の6−1,6−2に対応),27−1,27−2は第1と第2の積分部(図1の7−1,7−2に対応),28−1,28−2は第1と第2のベースバンド信号AD変換部(図1の8−1,8−2に対応),29はディジタル信号時間反転部(図1の9に対応),30はディジタル信号合成部(図1の10に対応),31は波形表示部(図1の11に対応)である。 FIG. 2 shows the configuration of the first embodiment of the present invention. In the figure, 20 is a target (corresponding to 12 in FIG. 1), 21 is a synchronization control section (corresponding to 1 in FIG. 1), 22 is a UWB pulse generating section (corresponding to 2 in FIG. 1), and 23a is a transmitting antenna section ( 1 corresponds to 3a in FIG. 1), 23b is a receiving antenna section (corresponding to 3b in FIG. 1), 24 is a power distribution section (corresponding to 4 in FIG. 1), 25-1, 25-2 are first and second UWB gate pulse generators (corresponding to 5-1 and 5-2 in FIG. 1), 26-1 and 26-2 are first and second detectors (corresponding to 6-1 and 6-2 in FIG. 1). , 27-1 and 27-2 are first and second integrators (corresponding to 7-1 and 7-2 in FIG. 1), and 28-1 and 28-2 are first and second baseband signals AD. Conversion unit (corresponding to 8-1 and 8-2 in FIG. 1), 29 is a digital signal time reversing unit (corresponding to 9 in FIG. 1), 30 is a digital signal synthesis unit (corresponding to 10 in FIG. 1), 31 is In the form display unit (corresponding to 11 of FIG. 1).
図3は実施例1の各部の信号波形を示す図であり,図2の動作を図3を参照しながら説明する。同期制御部21からUWBパルス発生部22に対し送信クロック信号を送信する。UWBパルス発生部22では,同期制御部21から送信された送信クロック信号のタイミングで繰り返しUWB送信パルス信号を図3の(a)に例として示されるように発生する。UWB送信パルス信号のパルス幅は,例えば200〜300ピコ秒とされる。周波数帯域は,例えば,数MHz〜5GHzの超広帯域とされる。パルス繰り返し周波数(PRF:Pulse Repitition Frequency)は,送信クロック信号により決定され,例えば10MHzとする。UWB送信パルス信号のパルス振幅は,例えば4Vとする。UWB送信パルス信号は,送信アンテナ部23aにおいて,目標物体に対して自由空間に放射される。図3(a)に示すようにUWB送信パルス信号は,同期制御部1から送信される送信クロック信号の周期毎に繰り返し発生し,送信アンテナ部23aから放射される。
FIG. 3 is a diagram showing signal waveforms at various parts in the first embodiment. The operation of FIG. 2 will be described with reference to FIG. A transmission clock signal is transmitted from the
目標物体20で反射した反射波は,受信アンテナ部23bで受信され,UWB受信パルス信号となる。UWB受信パルス信号の例を図3の(b)に示す。UWB受信パルス信号は,UWB送信パルス信号が目標物体20からの反射した反射波であるため,UWB送信パルス信号と同様に送信クロック信号の周期毎に繰り返し受信される。UWB受信パルス信号は,電力分配部24において電力分配され,第1のUWB受信パルス分配信号と第2のUWB受信パルス分配信号となる。図3の(c)に第1のUWB受信パルス分配信号の例を示し,第2のUWB受信パルス分配信号の例を図3(h)に示す。第1のUWB受信パルス分配信号と第2のUWB受信パルス分配信号は,UWB受信パルス分配信号が2分配された信号となるため,信号電力もそれぞれ2分され,パルス振幅が半減したパルス信号となる。
The reflected wave reflected by the
同期制御部21は,第1のUWBゲートパルス発生部25−1に対して,第1の受信クロック信号を送信し,第1のUWBゲートパルス発生部25−1では,同期制御部21から送信された第1の受信クロック信号のタイミングで繰り返し第1のゲートパルス信号を発生する。第1の受信クロック信号は,UWBパルス発生部22へ出力される送信クロック信号に対して,少し低い周波数のPRFの信号に設定する。例えば,送信クロック信号のPRFは10MHzであるのに対し,第1の受信クロック信号のPRFは9.99998MHzとする。送信クロック信号と第1の受信クロック信号のずれは20Hzとなる。この場合,送信クロック信号のパルス繰り返し間隔(PRI:Pulse Repitition Interval)は100ns(1/10MHz)に対し,第1の受信クロック信号のPRIは100.0002ns(1/9.99998MHz)となる。
The
第1のゲートパルス信号の例を図3(d)に示す。第1のUWB受信パルス分配信号は,第1のゲートパルス信号のパルス幅の間に導通となり,第1の検波部26−1で検波され,第1の受信パルス検波信号となる。 An example of the first gate pulse signal is shown in FIG. The first UWB reception pulse distribution signal becomes conductive during the pulse width of the first gate pulse signal, is detected by the first detection unit 26-1, and becomes the first reception pulse detection signal.
図4は検波部の特性を示す図である。検波部は,入力される入力レベルに応じて図4に示すような特性により検波電圧を出力し,図2の第1の検波部26−1では第1のUWB受信パルス分配信号の入力レベルに応じて,電圧信号である第1の受信パルス検波信号を出力する。第1の検波部26−1は,具体的には,例えばS帯検波用ショットキーバリアダイオードを用いた検波器で構成される。 FIG. 4 is a diagram illustrating the characteristics of the detection unit. The detection unit outputs a detection voltage according to the characteristics shown in FIG. 4 according to the input level that is input, and the first detection unit 26-1 in FIG. 2 sets the input level of the first UWB reception pulse distribution signal. In response, a first received pulse detection signal which is a voltage signal is output. Specifically, the first detection unit 26-1 is configured with a detector using, for example, an S-band detection Schottky barrier diode.
第1の受信パルス検波信号の例を図3(e)に示す。第1の受信パルス検波信号は第1の積分部27−1で積分される。積分は第1のUWB受信パルス分配信号と第1のゲートパルス信号のタイミングが一致するまで繰り返され,第1のベースバンド信号として出力され,等価時間サンプリング信号となる。例えば,上記の場合,第1のUWB受信パルス分配信号の周期は100nsであり,第1のゲートパルス信号の周期は100.0002nsであるため,それぞれのタイミングが一致するまで500000回積分され,時間軸が500000倍に拡張された第1のベースバンド信号となり,その周期は50msとなる。第1のベースバンド信号は,最小距離地点から最大距離地点に向かって時間軸上に信号を並べたデータとなる。第1のベースバンド信号の一例を図3(f)に示す。第1のベースバンド信号は,第1のベースバンド信号AD変換部28−1においてAD変換され,第1のディジタル信号となる。例えば,AD変換のサンプリングレートを15000サンプル/秒とすると,ベースバンド信号の周期50msあたり750サンプルのデータとなる。UWB送信パルス信号のPRFが10MHzであることから,最大探知距離は15m(光速3×108 [m/s]/10[MHz]/2)であり,距離分解能が0.02mのディジタル信号となる。 An example of the first received pulse detection signal is shown in FIG. The first received pulse detection signal is integrated by the first integrator 27-1. The integration is repeated until the timing of the first UWB reception pulse distribution signal and the first gate pulse signal match, and is output as a first baseband signal to become an equivalent time sampling signal. For example, in the above case, since the cycle of the first UWB reception pulse distribution signal is 100 ns and the cycle of the first gate pulse signal is 100.0002 ns, it is integrated 500,000 times until the respective timings coincide with each other. The first baseband signal whose axis is expanded by 500,000 times has a period of 50 ms. The first baseband signal is data in which signals are arranged on the time axis from the minimum distance point to the maximum distance point. An example of the first baseband signal is shown in FIG. The first baseband signal is AD-converted by the first baseband signal AD converter 28-1, and becomes the first digital signal. For example, if the sampling rate of AD conversion is 15000 samples / second, the data is 750 samples per 50 ms period of the baseband signal. Since the PRF of the UWB transmission pulse signal is 10 MHz, the maximum detection distance is 15 m (light speed 3 × 10 8 [m / s] / 10 [MHz] / 2), and the distance resolution is 0.02 m. Become.
同期制御部21は,第2のUWBゲートパルス発生部25−2に対して,第2の受信クロック信号を送信する。第2のUWBゲートパルス発生部25−2では,同期制御部21から送信された第2の受信クロック信号のタイミングで繰り返し第2のゲートパルス信号を発生させる。第2の受信クロック信号は,送信クロック信号に対して,少し高い周波数のPRFの信号に設定する。例えば,送信クロック信号のPRFは10MHzであるのに対し,第2の受信クロック信号のPRFは10.00002MHzとする。送信クロック信号と第2の受信クロック信号のずれは20Hzとなる。この場合,送信クロック信号のパルス繰り返し間隔(PRI)は100ns(1/10MHz)に対し,第2の受信クロック信号のPRIは99.9998ns(1/10.00002MHz)となる。第2のゲートパルス信号の例を図3(i)に示す。第2のUWB受信パルス分配信号は,第2のゲートパルス信号のパルス幅の間に導通となり,第2の検波部26−2で検波され,第2の受信パルス検波信号となる。第2の検波部26−2は,第1の検波部26−1と同様,第2のUWB受信パルス分配信号の入力レベルに応じて,電圧信号である第2の受信パルス検波信号を出力する。また,第2の検波部26−2においても,第1の検波部26−11と同様にS帯検波用ショットキーバリアダイオードを用いた検波器で構成することができる。
The
第2の受信パルス検波信号の例を図3(j)に示す。第2の受信パルス検波信号は第2の積分部27−2で積分される。積分は第2のUWB受信パルス分配信号と第2のゲートパルス信号のタイミングが一致するまで繰り返され,第2のベースバンド信号として出力される。例えば,上記の場合,第1のUWB受信パルス分配信号の周期は100nsであり,第2のゲートパルス信号の周期は99.9998nsであるため,それぞれのタイミングが一致するまで500000回積分され,時間軸が500000倍に拡張された第2のベースバンド信号となり,その周期は50msとなる。 An example of the second received pulse detection signal is shown in FIG. The second received pulse detection signal is integrated by the second integrator 27-2. The integration is repeated until the timing of the second UWB received pulse distribution signal and the second gate pulse signal coincide with each other, and is output as a second baseband signal. For example, in the above case, since the period of the first UWB reception pulse distribution signal is 100 ns and the period of the second gate pulse signal is 99.99998 ns, it is integrated 500,000 times until the respective timings coincide with each other. The second baseband signal whose axis is expanded by 500,000 times has a period of 50 ms.
第2のベースバンド信号の例を図3(k)に示す。第2のベースバンド信号は,第2のベースバンド信号AD変換部28−2においてAD変換され,第2のディジタル信号となる。第2のディジタル信号の例を図3(l)に示す。第2のディジタル信号は,ディジタル信号時間反転部29において,第2のディジタル時間反転信号となる。
An example of the second baseband signal is shown in FIG. The second baseband signal is AD-converted by the second baseband signal AD converter 28-2 to become a second digital signal. An example of the second digital signal is shown in FIG. The second digital signal becomes a second digital time inversion signal in the digital signal
図5はディジタル信号時間反転部の動作説明図であり,時間軸上でサンプリングポイントが反転される原理を示す。すなわち,第2のベースバンド信号は,(a) に示すように最大距離地点から最小距離地点に向かって時間軸上に信号を並べたデータであるため,ディジタル信号時間反転部29において,時間軸上でサンプリングポイントを反転させたデータを生成することにより,図5の(b) に示すように最小距離地点から最大距離地点に向かった時間軸上のデータとなる。第2のディジタル時間反転信号の例を図3の(m)に示す。 FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the digital signal time reversing unit and shows the principle that the sampling points are reversed on the time axis. That is, the second baseband signal is data in which signals are arranged on the time axis from the maximum distance point to the minimum distance point as shown in (a). By generating data with the sampling points inverted above, data on the time axis from the minimum distance point to the maximum distance point is obtained as shown in FIG. 5B. An example of the second digital time reversal signal is shown in FIG.
第1のディジタル信号と第2のディジタル時間反転信号は,ディジタル信号合成部30において,信号合成され,ディジタル合成信号となる。
The first digital signal and the second digital time reversal signal are combined in the digital
図6はディジタル信号合成部の動作説明図であり,(a) に示すような第1のディジタル信号と(b) に示すような第2のディジタル時間反転信号を,同一時間軸上に並べて,サンプリング毎に信号の振幅を加算することにより,(c) に示すようなディジタル合成信号が生成される。ディジタル合成信号は,波形表示部31において波形表示される。
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the digital signal synthesizer. The first digital signal as shown in (a) and the second digital time reversal signal as shown in (b) are arranged on the same time axis. By adding the amplitude of the signal for each sampling, a digital composite signal as shown in (c) is generated. The digital composite signal is displayed as a waveform in the
ここで,図2に示す実施例1の等価時間サンプリングによる受信方法の移動目標の探知状態を図7に示し,従来の等価時間サンプリングによる受信方法の移動目標の探知状態を示す図20と比較する。 Here, the detection state of the moving target of the receiving method by the equivalent time sampling of the first embodiment shown in FIG. 2 is shown in FIG. 7, and compared with FIG. 20 showing the detection state of the moving target of the receiving method by the conventional equivalent time sampling. .
図7の(a)の中の(1) には,第1の検波部26−1において,第1のゲートパルス信号が入力される毎に,検波するUWB受信パルスの時間ポイント(距離ポイント)が,時間の小さいポイント(距離が近いポイント)から時間の大きいポイント(距離が遠いポイント)へ移動していく様子を示す。また,図7の(a)の中の(2) には,第2の検波部26−2において,第2のゲートパルス信号が入力される毎に,検波するUWB受信パルスの時間ポイント(距離ポイント)が,時間の大きいポイント(距離が遠いポイント)から時間が小さいポイント(距離が近いポイント)へ移動していく様子を示す。受信クロックの周期毎に検波するUWB受信パルスの時間(距離)の方向に対して,目標物体の移動方向が同じ場合には,移動する目標物体に対して検波する受信波の時間(距離)ポイントが追い越していくことになるため,移動する目標物体の探知確度が高くなる。 In (1) of FIG. 7A, the time point (distance point) of the UWB reception pulse to be detected every time the first gate pulse signal is input in the first detection unit 26-1. Shows how the point moves from a point with a short time (a point with a short distance) to a point with a long time (a point with a long distance). Further, (2) in FIG. 7A shows the time point (distance) of the UWB reception pulse to be detected every time the second gate pulse signal is input in the second detector 26-2. (Point) shows a state where a point with a long time (point with a long distance) moves from a point with a long time (a point with a short distance) to a point with a short time. When the movement direction of the target object is the same as the time (distance) direction of the UWB reception pulse that is detected at each reception clock period, the time (distance) point of the reception wave that is detected with respect to the moving target object Will overtake, so the detection accuracy of the moving target object will be higher.
図7の(a)は,目標物体がレーダ装置から遠ざかる場合に第1の検波部26−1,第1の積分部27−1により確実に移動する目標物体を捕らえることができることを示し,図7の(b)は,目標物体がレーダ装置に近づく場合には,第2の検波部26−2,第2の積分部27−2により確実に移動する目標物体を捕らえることができることを示す。 FIG. 7A shows that when the target object moves away from the radar device, the first detection unit 26-1 and the first integration unit 27-1 can reliably capture the target object that moves. 7B shows that when the target object approaches the radar apparatus, the target object moving reliably can be captured by the second detection unit 26-2 and the second integration unit 27-2.
これに対して,従来の等価時間サンプリングによる受信方法の移動目標の探知状態は,目標物体がレーダ装置から遠ざかる場合には,図20の(a)に示すように移動する目標物体に対して検波するUWB受信パルスの時間(距離)ポイントが追い越していく状態になるため,目標物体を確実に捕捉することができるが,目標物体がレーダ装置に近づく場合には,図20の(b)に示すように,移動する目標物体に対して検波するUWB受信パルスの時間(距離)ポイントが対向していく状態になるため,目標物体を捕捉できないことを示す。 On the other hand, when the target object moves away from the radar apparatus, the detection state of the moving target in the conventional reception method based on equivalent time sampling is detected with respect to the moving target object as shown in FIG. Since the time (distance) point of the UWB reception pulse to be overtakes, the target object can be reliably captured, but when the target object approaches the radar device, it is shown in FIG. Thus, since the time (distance) point of the UWB reception pulse to be detected faces the moving target object, it indicates that the target object cannot be captured.
従って,実施例1に示す等価時間サンプリングの受信方法により超広帯域レーダ装置を構成することにより,目標物体の移動方向に関係なく,目標物体の探知確度を高めることができる。 Therefore, by configuring the ultra-wideband radar apparatus by the equivalent time sampling reception method shown in the first embodiment, the detection accuracy of the target object can be increased regardless of the moving direction of the target object.
次に,図8は,実施例2の構成を示す図である。図8において,符号20〜22,23a,23b,24,26−1〜28−2,29〜31は図2の実施例2に示す同一符号の各部と同じであり説明を省略する。実施例2の構成において実施例1と異なる部分は,実施例1では第2の検波部26−2へ供給される第2のゲートパルス信号を同期制御部21からの第2の受信クロックを受けて第2のUWBゲートパルス発生部25−2から発生しているのに対し,実施例2では第1のUWBゲートパルス発生部25−1から発生する第1のゲートパルス信号を受け取って駆動されるUWBゲートパルス遅延部32を設け,そのUWBゲートパルス遅延部32の出力を第2の検波部26−2に供給するようにしたものである。
Next, FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration of the second embodiment. In FIG. 8,
この実施例2の構成では,電力分配部24からの第2のUWB受信パルス分配信号の検波が,第1のUWBゲートパルス発生部25−1で発生させた第1のゲートパルス信号をUWBゲートパルス遅延部32で時間遅延させて生成した第2のゲートパルスの間に第2の検波部26−2において行うようにした。第1のゲートパルス信号と第2のゲートパルス信号は,例えばパルス幅が200〜300ピコ秒と,UWBパルス信号と同等の信号を用いることができる。
In the configuration of the second embodiment, the detection of the second UWB reception pulse distribution signal from the
図8の実施例2の構成にすることにより,実施例1のように第2のUWBゲートパルス発生部25−2を設けることなく,第1のゲートパルス信号を時間遅延させるUWBゲートパルス遅延部32を設けることで,第2の検波部26−2を動作させる第2のゲートパルス信号を生成することができる。 By adopting the configuration of the second embodiment of FIG. 8, the UWB gate pulse delay unit that delays the first gate pulse signal in time without providing the second UWB gate pulse generation unit 25-2 as in the first embodiment. By providing 32, a second gate pulse signal for operating the second detector 26-2 can be generated.
図9は,本発明の実施例3の超広帯域レーダ装置の構成を示す図である。図9において,符号20〜22,23a,23b,24,26−1〜28−2,29〜31は実施例1及び実施例2の構成を示す図2及び図8の同一符号の各部と同じであり説明を省略する。実施例3の構成において実施例2と異なる部分は,実施例2の第1のUWBゲートパルス発生部25−1の代わりに第1のUWBパルス遅延部33を設けた点である。
FIG. 9 is a diagram illustrating the configuration of the ultra wideband radar device according to the third embodiment of the present invention. 9,
実施例3の図9において,電力分配部24からの第1のUWB受信パルス分配信号の検波は,UWBパルス発生部22で発生させたUWBパルス信号を第1のUWBパルス遅延部33によって時間遅延して発生させた第1のゲートパルス信号の間に第1の検波部26−1を動作させるようにした。また,第2のUWB受信パルス分配信号の検波は,第1のUWBパルス遅延部33で発生させた第1のゲートパルス信号をUWBゲートパルス遅延部32で時間遅延させて生成した第2のゲートパルスの間に第2の検波部26−2を動作させるようにした。実施例3(図9)の構成にすることにより,実施例1と実施例2の第1のUWBゲートパルス発生部25−1と第2のUWBゲートパルス発生部25−2を設けることなく,UWBパルス信号を時間遅延させる第1のUWBパルス遅延部33と,第1のゲートパルス信号を時間遅延させるUWBゲートパルス遅延部32を設けることで,第1の検波部26−2を動作させる第1のゲートパルス信号と第2の検波部26−2を動作させる第2のゲートパルス信号を生成することができる。第1のUWBパルス遅延部33とUWBゲートパルス遅延部32を設けることで,実施例1(図2)のように第1のUWBゲートパルス発生部25−1,第2のUWBゲートパルス発生部25−2を設ける場合よりコストを低減することができる。
In FIG. 9 of the third embodiment, the detection of the first UWB reception pulse distribution signal from the
図10は実施例4の超広帯域レーダ装置の構成を示す図である。図10において,符号20〜22,23a,23b,24,26−1〜28−2,29〜31,及び32,33は実施例3を示す図9の同一符号の各部と同じであり説明を省略する。34は第2のUWBパルス遅延部である。
FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration of the ultra-wideband radar apparatus according to the fourth embodiment. 10,
実施例4の構成では,実施例3において第1のUWBパルス遅延部33から出力された第1のゲートパルス信号を受け取るUWBパルス遅延部32を備えていたのに対し,第2のUWBパルス遅延部34を設け,UWBパルス発生部22から発生するUWBパルス信号を受け取って第2のゲートパルス信号を発生するよう構成したものである。
In the configuration of the fourth embodiment, the UWB
第1のUWB受信パルス分配信号の検波は,UWBパルス発生部22で発生させたUWBパルス信号を第1のUWBパルス遅延部33によって時間遅延して発生させた第1のゲートパルス信号の間に第1の検波部26−1を動作させるようにした。また,第2のUWB受信パルス分配信号の検波は,UWBパルス発生部22で発生させたUWBパルス信号を第2のUWBパルス遅延部34によって時間遅延して発生させた第2のゲートパルス信号の間に第2の検波部26−2を動作させるようにした。図10の構成にすることにより,実施例1のように第1のUWBゲートパルス発生部25−1と第2のUWBゲートパルス発生部25−2を設けることなく,UWBパルス信号を時間遅延させる第1のUWBパルス遅延部33と,第2のUWBパルス遅延部34を設けることで,第1の検波部26−1を動作させる第1のゲートパルス信号と第2の検波部26−2を動作させる第2のゲートパルス信号を生成することができる。
The detection of the first UWB reception pulse distribution signal is performed between the first gate pulse signal generated by delaying the UWB pulse signal generated by the UWB
図11は本発明の実施例5の構成を示す図である。図11において,符号20〜22,23a,25−1〜28−2,29〜31は実施例1の図2の同一符号の各部と同じであり説明を省略する。23bは第1の受信アンテナ部であり,23cは第2の受信アンテナ部である。
FIG. 11 is a diagram showing the configuration of the fifth embodiment of the present invention. 11,
実施例5の構成が上記実施例1〜実施例4と異なるのは,目標からの反射波を第1の受信アンテナ部23bと第2の受信アンテナ部23cで受信するようにし,電力分配部24を使用しないようにした点である。図11において,各受信アンテナ部23b,23cからの第1のUWB受信パルス信号と第2のUWB受信パルス信号はそれぞれ,第1の検波器26−1と第2に検波器26−2で検波するようにした。図11の構成にすることにより,実施例1乃至実施例4で使用していた電力分配部24を設けることなく,受信アンテナ部を2個ずつ設けることで,それぞれのUWB受信パルス信号を検波することができる。
The configuration of the fifth embodiment is different from those of the first to fourth embodiments, in that the reflected wave from the target is received by the first
図12は本発明の実施例6の構成を示す図である。図12において,符号20〜22,23a,23b,24,25−1〜28−2,29〜31は実施例1(図2)の同一符号の各部と同じであり説明を省略する。35はUWBパルス増幅部である。
FIG. 12 is a diagram showing the configuration of the sixth embodiment of the present invention. In FIG. 12,
この実施例6では,UWBパルス発生部22の出力を増幅するUWBパルス増幅部35を設けたことである。図12のように構成することにより,送信アンテナ部23aから放射されるUWB送信パルス信号の電力が大きくなり,より遠距離の目標物体を探知することができる。
In the sixth embodiment, a UWB
図13は本発明の実施例7の構成を示す図である。図13において,符号20〜22,23a,23b,24,25−1〜28−2,29〜31は実施例1(図2)の同一符号の各部と同じであり説明を省略する。36はUWBパルス帯域ろ波部である。
FIG. 13 is a diagram showing the configuration of the seventh embodiment of the present invention. In FIG. 13,
この実施例7の構成により,UWBパルス発生部22で発生させたUWBパルス信号を所定の周波数帯域のみ通過させるUWBパルス帯域ろ波部36で帯域通過させるようにした。図13の構成により,例えば,日本国内のUWBスペクトラムマスクに準拠した3.4〜4.8GHzの周波数帯域のみ送信アンテナ部23aから放射することができる。
With the configuration of the seventh embodiment, the UWB pulse signal generated by the
図14は本発明の実施例8の構成を示す図である。図14において,符号20〜22,23a,23b,24,25−1〜28−2,29〜31は実施例1(図2)の同一符号の各部と同じであり説明を省略する。37は受信パルス増幅部である。
FIG. 14 is a diagram showing the configuration of the eighth embodiment of the present invention. In FIG. 14,
この実施例8の構成では,受信アンテナ部23bで受信したUWB受信パルス信号を受信パルス増幅部37で増幅するようにした。図14の構成により,受信アンテナ部23bで受信されるUWB受信パルス信号の電力が大きくなり,より遠距離の目標物体を探知することができる。
In the configuration of the eighth embodiment, the UWB reception pulse signal received by the
図15は本発明の実施例9の構成を示す図である。図15において,符号20〜22,23a,23b,24,25−1〜28−2,29〜31は実施例1(図2)の同一符号の各部と同じであり説明を省略する。38は第1のベースバンド信号増幅部,39は第2のベースバンド信号増幅部である。
FIG. 15 is a diagram showing the configuration of the ninth embodiment of the present invention. In FIG. 15,
この実施例9の構成では,第1の積分部27−1から出力される第1のベースバンド信号を第1のベースバンド信号増幅部38で増幅させるようにし,第2の積分部27−2から出力される第2のベースバンド信号を第2のベースバンド信号増幅部39で増幅させるようにした。図15の構成により,第1のベースバンド信号と第2のベースバンド信号の電圧が大きくなり,より遠距離の目標物体を探知することができる。
In the configuration of the ninth embodiment, the first baseband signal output from the first integrator 27-1 is amplified by the first
図16は本発明の実施例10の構成を示す図である。図16において,符号20〜22,23a,23b,24,25−1〜28−2,29〜31は実施例1(図2)の同一符号の各部と同じであり説明を省略する。40は移動目標検出処理部である。
FIG. 16 is a diagram showing the configuration of the tenth embodiment of the present invention. In FIG. 16,
実施例10(図16)の構成では,ディジタル信号合成部30で合成されたディジタル合成信号から移動目標検出処理部40で移動目標の信号成分のみを検出するようにした。
In the configuration of the tenth embodiment (FIG. 16), the moving target detection processing unit 40 detects only the signal component of the moving target from the digital synthesized signal synthesized by the digital
図17は移動目標検出処理による信号波形の例を示す図であり,上記図16の移動目標検出処理部40において実行される。図17の(a),(b),(c) はそれぞれ時刻t1,t2,t3のそれぞれにおけるディジタル合成信号を示す。これらの合成信号の中の(a) の時刻t1と(b) の時刻t2のディジタル合成信号の差を求めることで(d) に示す移動目標信号が得られる。更に,(b) に示す時刻t2と(c) に示す時刻t3のディジタル合成信号の差を求めることで(e) に示す移動目標信号が得られる。 FIG. 17 is a diagram showing an example of a signal waveform by the moving target detection process, which is executed in the moving target detection processing unit 40 of FIG. (A), (b), and (c) in FIG. 17 indicate digital composite signals at times t1, t2, and t3, respectively. By calculating the difference between the digital composite signals at time t1 in (a) and time t2 in (b) among these composite signals, the moving target signal shown in (d) is obtained. Further, the moving target signal shown in (e) is obtained by obtaining the difference between the digital composite signal at time t2 shown in (b) and time t3 shown in (c).
図16の移動目標検出処理部40を設けることにより,静止物体と移動物体の信号成分が含まれるディジタル合成信号から移動目標信号のみを検出することができ,例えば歩行する人物のみを検出することができる。 By providing the moving target detection processing unit 40 of FIG. 16, it is possible to detect only a moving target signal from a digital composite signal including signal components of a stationary object and a moving object, for example, detecting only a walking person. it can.
(付記1) 目標物体に対して,超広帯域(UWB)パルスを繰り返し発生して送信し,前記目標物体からの反射波を受信してサンプリング積分・検波してベースバンド信号に時間伸張し,アナログ−ディジタル変換した後,移動目標成分を検出して表示する超広帯域レーダ装置において,送信アンテナ部から送信クロックに基づいたUWB送信パルス信号を発生するUWBパルス発生手段と,目標物体で反射したUWBパルス信号を受信アンテナ部で受信して第1と第2の受信パルス信号とに分配する電力分配手段と,前記送信クロックを発生すると共に前記送信クロックの周波数に対して微小な割合で低い周波数の第1の受信クロック及び微小な割合で高い周波数を持つ第2の受信クロックとを発生する同期制御部と,前記第1と第2の受信クロックとに対応する第1と第2のゲートパルスを発生する第1と第2のゲートパルス発生手段と,前記第1と第2の各ゲートパルスにより前記第1と第2の受信パルス分配信号を検波・積分して第1と第2のベースバンド信号を発生する第1と第2の検波・積分手段と,前記第1と第2のベースバンド信号をディジタル信号に変換する第1と第2のAD変換手段と,前記第2のAD変換手段からのディジタル信号を時間が反転するように並び替える時間反転手段と,前記第1のAD変換手段からのディジタル信号と前記時間反転手段で反転されたディジタル信号を合成するディジタル信号合成手段と,前記ディジタル合成手段で合成された信号を表示する波形表示手段とを備えたことを特徴とする超広帯域レーダ装置。 (Supplementary note 1) Ultra-wideband (UWB) pulses are repeatedly generated and transmitted to the target object, reflected waves from the target object are received, sampled and integrated, and time-expanded to a baseband signal. -UWB pulse generating means for generating a UWB transmission pulse signal based on a transmission clock from a transmission antenna unit and a UWB pulse reflected by a target object in an ultra-wideband radar apparatus that detects and displays a moving target component after digital conversion A power distribution means for receiving a signal at a receiving antenna unit and distributing the signal to first and second received pulse signals; and generating a transmission clock and a frequency having a low frequency at a minute ratio to the frequency of the transmission clock. A synchronization control unit for generating a reception clock of 1 and a second reception clock having a high frequency at a minute rate, and the first and second First and second gate pulse generating means for generating first and second gate pulses corresponding to the transmission clock, and the first and second received pulse distribution by the first and second gate pulses. First and second detection / integration means for detecting and integrating the signal to generate first and second baseband signals, and first and second for converting the first and second baseband signals into digital signals A second AD conversion means, a time inversion means for rearranging the digital signals from the second AD conversion means so as to invert the time, a digital signal from the first AD conversion means and the time inversion means. An ultra-wideband radar apparatus comprising: digital signal synthesis means for synthesizing an inverted digital signal; and waveform display means for displaying the signal synthesized by the digital synthesis means.
(付記2) 前記第2のゲートパルスを発生する第2のゲートパルス発生手段として,前記第1のゲートパルス発生手段の出力信号が入力されて第2のゲートパルスを発生するゲートパルス遅延手段を設け,前記ゲートパルス遅延手段で時間遅延させたゲートパルス信号により第2の受信パルス信号の検波・積分を行うことを特徴とする付記1記載の超広帯域レーダ装置。
(Supplementary Note 2) As a second gate pulse generating means for generating the second gate pulse, a gate pulse delay means for generating a second gate pulse by inputting an output signal of the first gate pulse generating means. The ultra-wideband radar apparatus according to
(付記3) 前記第1のゲートパルスを発生する第1のゲートパルス発生手段として,前記UWBパルス発生手段からのUWBパルス信号を時間遅延させるUWBパルス遅延手段を設け,前記第2のゲートパルスを発生する手段として,前記UWBパルス遅延手段から発生する第1のゲートパルス信号を更に時間遅延させるUWBゲートパルス遅延手段を設け,前記UWBゲートパルス遅延手段からの第2のゲートパルス信号により第2の受信パルス信号の検波・積分を行うことを特徴とする付記1記載の超超広帯域レーダ装置。
(Supplementary Note 3) As the first gate pulse generating means for generating the first gate pulse, UWB pulse delay means for delaying the UWB pulse signal from the UWB pulse generating means is provided, and the second gate pulse is As a means for generating, UWB gate pulse delay means for further delaying the first gate pulse signal generated from the UWB pulse delay means is provided, and a second gate pulse signal from the UWB gate pulse delay means is used to generate a second gate pulse signal. The ultra-wideband radar device according to
(付記4) 前記第2のゲートパルス信号の発生手段として,前記UWBパルス発生手段からのUWBパルス信号を入力して時間遅延させて第2のゲートパルス信号を発生第2のUWBパルス遅延手段を設けたことを特徴とする付記3に記載の超広帯域レーダ装置。 (Supplementary Note 4) As the second gate pulse signal generating means, a UWB pulse signal from the UWB pulse generating means is inputted and time delayed to generate a second gate pulse signal. Second UWB pulse delay means The ultra-wideband radar device according to appendix 3, which is provided.
(付記5) 前記UWB送信パルスが目標物体に反射して受信する受信アンテナ部を2個備え,前記各受信アンテナ部で受信した各UWB受信パルス信号を前記第1と第2の検波・積分手段に入力して検波・積分させることを特徴とする請求項1記載の超広帯域レーダ装置。
(Supplementary Note 5) Two reception antenna units for receiving the UWB transmission pulse reflected by a target object are provided, and each UWB reception pulse signal received by each reception antenna unit is converted into the first and second detection / integration means. 2. The ultra-wideband radar apparatus according to
(付記6) 前記UWBパルス発生部から発生したUWBパルス信号を増幅させるUWBパルス増幅部を備えたことを特徴とする請求項1記載の超広帯域レーダ装置。
(Supplementary note 6) The UWB pulse amplifying unit according to
(付記7) 前記UWBパルス発生部から発生したUWBパルス信号を所定の周波数帯域のみ通過させるUWBパルス帯域ろ波部を備えたことを特徴とする請求項1記載の超広帯域レーダ装置。
(Supplementary note 7) The UWB pulse band filtering unit according to
(付記8) 前記受信アンテナ部で受信したUWB受信パルス信号を増幅させる受信パルス増幅部を備えたことを特徴とする請求項1記載の超広帯域レーダ装置。
(Additional remark 8) The ultra wideband radar apparatus of
(付記9) 前記第1と第2の検波・積分手段から出力された2つのベースバンド信号をそれぞれ増幅するベースバンド信号増幅手段を2つ備えたことを特徴とする請求項1記載の超広帯域レーダ装置。
(Supplementary note 9) The ultra-wideband according to
(付記10)
前記ディジタル信号合成部で信号合成したディジタル合成信号から移動目標の信号成分のみを検出する移動目標検出処理部を備えたことを特徴とする請求項1記載の超広帯域レーダ装置。
(Appendix 10)
2. The ultra wideband radar apparatus according to
(付記11) 目標物体に対して,超広帯域(UWB)パルスを繰り返し発生して送信し,前記目標物体からの反射波を受信して移動目標成分を検出して表示する超広帯域レーダ装置の信号処理方法において,同期制御部から発生する送信クロックに基づいて送信アンテナ部からUWBパルスを送信し,目標物体で反射した超広帯域パルス信号を受信アンテナ部で受信して第1と第2の受信パルスに電力を分配し,前記送信クロックの周波数に対して微小な割合で低い周波数の第1の受信クロック及び微小な割合で高い周波数を持つ第2の受信クロックを同期制御部から発生し,前記分配された第1の受信パルスを前記第1の受信クロックに基づくゲートパルスにより検波・積分して第1のベースバンド信号を発生し,前記分配された第2の受信パルスを前記第2の受信クロックに基づくゲートパルスにより検波・積分して第2のベースバンド信号を発生し,前記第2のベースバンド信号をAD変換して発生したディジタル信号を時間反転して得られた信号と,前記第1のベースバンド信号をAD変換により得られたディジタル信号とを合成し,前記合成されたディジタル信号を波形表示する,ことを特徴とする超広帯域レーダ装置の信号処理方法。 (Supplementary Note 11) A signal of an ultra-wideband radar apparatus that repeatedly generates and transmits an ultra-wideband (UWB) pulse to a target object, receives a reflected wave from the target object, and detects and displays a moving target component In the processing method, the UWB pulse is transmitted from the transmission antenna unit based on the transmission clock generated from the synchronization control unit, and the ultra wideband pulse signal reflected by the target object is received by the reception antenna unit to receive the first and second received pulses. Power is distributed from the synchronization control unit to generate a first reception clock having a low frequency and a second reception clock having a high frequency at a minute ratio with respect to the frequency of the transmission clock. The detected first received pulse is detected and integrated by a gate pulse based on the first received clock to generate a first baseband signal, and the distributed second received pulse is generated. The second baseband signal is generated by detecting and integrating the received pulse with the gate pulse based on the second reception clock, and the digital signal generated by AD conversion of the second baseband signal is time-reversed. The signal processing of the ultra-wideband radar apparatus, wherein the obtained signal and the digital signal obtained by AD conversion of the first baseband signal are synthesized and the synthesized digital signal is displayed as a waveform Method.
1 同期制御手段
2 UWBパルス発生手段
3a 送信アンテナ部
3b 受信アンテナ部
4 電力分配手段
5−1 第1のゲートパルス発生手段
5−2 第2のゲートパルス発生手段
6−1 第1の検波手段
6−2 第2の検波手段
7−1 第1の積分手段
7−2 第2の積分手段
8−1 第1のベースバンド信号AD変換手段
8−2 第2のベースバンド信号AD変換手段
9 時間反転手段
10 ディジタル信号合成手段
11 波形表示手段
12 目標
DESCRIPTION OF
Claims (4)
送信アンテナ部から送信クロックに基づいたUWB送信パルス信号を発生するUWBパルス発生手段と,目標物体で反射したUWBパルス信号を受信アンテナ部で受信して第1と第2の受信パルス信号とに分配する電力分配手段と,
前記送信クロックを発生すると共に前記送信クロックの周波数に対して微小な割合で低い周波数の第1の受信クロック及び微小な割合で高い周波数を持つ第2の受信クロックとを発生する同期制御部と,
前記第1と第2の受信クロックとに対応する第1と第2のゲートパルスを発生する第1と第2のゲートパルス発生手段と,
前記第1と第2の各ゲートパルスにより前記第1と第2のの受信パルス分配信号を検波・積分して第1と第2のベースバンド信号を発生する第1と第2の検波・積分手段と,
前記第1と第2のベースバンド信号をディジタル信号に変換する第1と第2のAD変換手段と,
前記第2のAD変換手段からのディジタル信号を時間が反転するように並び替える時間反転手段と,
前記第1のAD変換手段からのディジタル信号と前記時間反転手段で反転されたディジタル信号を合成するディジタル信号合成手段と,
前記ディジタル合成手段で合成された信号を表示する波形表示手段とを備えたことを特徴とする超広帯域レーダ装置。 Ultra-wideband (UWB) pulses are repeatedly generated and transmitted to the target object, and the reflected wave from the target object is received, sampled and integrated, and time-expanded to a baseband signal, and analog-to-digital converted. Later, in the ultra-wideband radar device that detects and displays the moving target component,
UWB pulse generation means for generating a UWB transmission pulse signal based on the transmission clock from the transmission antenna unit, and the UWB pulse signal reflected by the target object is received by the reception antenna unit and distributed to the first and second reception pulse signals Power distribution means,
A synchronization control unit for generating the transmission clock and generating a first reception clock having a low frequency and a second reception clock having a high frequency at a minute ratio with respect to the frequency of the transmission clock;
First and second gate pulse generating means for generating first and second gate pulses corresponding to the first and second reception clocks;
First and second detection and integration for generating first and second baseband signals by detecting and integrating the first and second received pulse distribution signals by the first and second gate pulses, respectively. Means,
First and second AD conversion means for converting the first and second baseband signals into digital signals;
Time reversing means for rearranging the digital signals from the second AD converting means so that the time is reversed;
Digital signal synthesizing means for synthesizing the digital signal from the first AD converting means and the digital signal inverted by the time inverting means;
An ultra-wideband radar apparatus comprising waveform display means for displaying a signal synthesized by the digital synthesis means.
前記各受信アンテナ部で受信した各UWB受信パルス信号を前記第1と第2の検波・積分手段に入力して検波・積分させることを特徴とする請求項1記載の超広帯域レーダ装置。 Two receiving antenna units for receiving the UWB transmission pulse reflected from the target object are provided.
2. The UWB radar apparatus according to claim 1, wherein each UWB received pulse signal received by each receiving antenna unit is input to the first and second detection / integration means for detection and integration.
同期制御部から発生する送信クロックに基づいて送信アンテナ部からUWBパルスを送信し,
目標物体で反射した超広帯域パルス信号を受信アンテナ部で受信して第1と第2の受信パルスに電力を分配し,
前記送信クロックの周波数に対して微小な割合で低い周波数の第1の受信クロック及び微小な割合で高い周波数を持つ第2の受信クロックを同期制御部から発生し,
前記分配された第1の受信パルスを前記第1の受信クロックに基づくゲートパルスにより検波・積分して第1のベースバンド信号を発生し,
前記分配された第2の受信パルスを前記第2の受信クロックに基づくゲートパルスにより検波・積分して第2のベースバンド信号を発生し,
前記第2のベースバンド信号をAD変換して発生したディジタル信号を時間反転して得られた信号と,前記第1のベースバンド信号をAD変換により得られたディジタル信号とを合成し,
前記合成されたディジタル信号を波形表示する,
ことを特徴とする超広帯域レーダ装置の信号処理方法。 In a signal processing method of an ultra-wideband radar device that repeatedly generates and transmits an ultra-wideband (UWB) pulse to a target object, receives a reflected wave from the target object, and detects and displays a moving target component,
A UWB pulse is transmitted from the transmitting antenna unit based on the transmission clock generated from the synchronization control unit,
Receiving the ultra-wideband pulse signal reflected by the target object at the receiving antenna unit and distributing the power to the first and second received pulses;
Generating a first reception clock having a low frequency and a second reception clock having a high frequency at a minute rate from the synchronization control unit at a minute rate with respect to the frequency of the transmission clock;
Detecting and integrating the distributed first reception pulse by a gate pulse based on the first reception clock to generate a first baseband signal;
A second baseband signal is generated by detecting and integrating the distributed second received pulse with a gate pulse based on the second received clock;
Combining a signal obtained by time-reversing a digital signal generated by AD conversion of the second baseband signal and a digital signal obtained by AD conversion of the first baseband signal;
Displaying a waveform of the synthesized digital signal;
A signal processing method for an ultra-wideband radar apparatus.
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