信號處理裝置、雷達(dá)裝置以及物標(biāo)探知方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種信號處理裝置、雷達(dá)裝置以及物標(biāo)探知方法。雷達(dá)裝置采用交錯處理方式，通過雷達(dá)天線以不等間隔反復(fù)發(fā)送，接收經(jīng)物標(biāo)反射而得的回波信號。在相位算出部中，算出在根據(jù)回波信號得出的復(fù)接收信號I、Q中起因于雷達(dá)天線的移動速度而產(chǎn)生的相位變化量。在自船速修正部中，針對復(fù)接收信號I、Q，進(jìn)行由相位算出部算出的相位變化量的修正，輸出修正后的復(fù)接收信號I′、Q′。在多普勒處理部中，利用修正后的復(fù)接收信號I′、Q′進(jìn)行多普勒處理。防止起因于脈沖信號的收發(fā)在距離掃掠間成為不等間隔而導(dǎo)致在多普勒處理中產(chǎn)生的S/C或S/N的提高的惡化的情況。
【專利說明】信號處理裝置、雷達(dá)裝置以及物標(biāo)探知方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及雷達(dá)裝置等探知裝置中的回波信號的信號處理裝置、通過收發(fā)電磁波探知物標(biāo)的雷達(dá)裝置、以及這些裝置中的信號處理方法。本發(fā)明的信號處理裝置以及信號處理方法尤其適用于利用交錯觸發(fā)器(Staggered trigger)方式的雷達(dá)裝置等探知裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]雷達(dá)裝置通常通過從天線發(fā)送電磁波的脈沖信號，并由天線接收來自物標(biāo)的反射波，從而探知飛機(jī)或船舶等物標(biāo)。有時在應(yīng)探知的物標(biāo)的周圍，存在波浪或雨等廣生雜波(無用的反射波)的反射體。為了抑制雜波，已知專利文獻(xiàn)I (日本特開平10-197627號公報)或非專利文獻(xiàn)I (吉田孝監(jiān)修，改訂雷達(dá)技術(shù)，社團(tuán)法人電子信息通信學(xué)會，1996年，第217頁)所記載的多普勒處理。
[0003]通常按照電磁波的每個發(fā)送方位以等間隔采樣由雷達(dá)裝置的天線接收的來自物標(biāo)的反射波。在多普勒處理中，利用將物標(biāo)的反射波(回波信號)變換至數(shù)字信號而得的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行離散傅里葉變換(DFT)或快速傅里葉變換(FFT)，以便得到多普勒頻譜。數(shù)字化的回波信號由與多普勒頻移頻率相關(guān)的濾波器組(多多普勒濾波器)分解為多個子帶。從各子帶輸出的輸出數(shù)據(jù)在CFAR (Constant False Alarm Rate:恒虛警率)處理之后被合成。
[0004]可是，有時船舶等所搭載的雷達(dá)裝置(將搭載該雷達(dá)裝置的船稱為“自船”)受從存在于自船周邊的船舶(將之稱為“他船”)所搭載的雷達(dá)裝置輸出的電磁波的影響，因而在雷達(dá)裝置間產(chǎn)生相互干涉。
[0005]作為抑制在雷達(dá)裝置間的相互干涉的影響的方法之一，眾所周知的是，專利文獻(xiàn)2(日本專利第3561497號公報)所記載的交錯觸發(fā)(staggered trigger)方式。所謂“交錯觸發(fā)方式”是指適用使反復(fù)發(fā)送脈沖信號時的發(fā)送間隔(interval)變化的處理(交錯處理)的方式。通過進(jìn)行交錯處理，能夠避免與雷達(dá)裝置所發(fā)送的脈沖信號對應(yīng)的來自物標(biāo)的回波信號的接收定時與其他雷達(dá)裝置所發(fā)送的脈沖信號的接收定時在距離掃掠(sweep)間一致。若接收定時在距離掃掠間不一致，則能夠基于在多個距離掃掠中的接收信號，識別來自物標(biāo)的回波信號與他船的雷達(dá)裝置的發(fā)送信號。
[0006]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開平10-197627號公報
[0009]專利文獻(xiàn)2:日本專利第3561497號公報
[0010]非專利文獻(xiàn)1:吉田孝監(jiān)修，改訂雷達(dá)技術(shù)，社團(tuán)法人電子信息通信學(xué)會，1996年
[0011]可是，有時在適用多普勒處理的雷達(dá)裝置中進(jìn)行交錯處理的情況下，若他船相對于自船的相對速度變快，則通過多普勒處理而期待的信號對雜波比(S/C)或信號對噪音比(S/N)因受該交錯處理的影響而無法充分地提高。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0012]本發(fā)明的目的在于提供一種裝置，即使在采用交錯觸發(fā)方式的雷達(dá)裝置等探知裝置中，也能夠通過多普勒處理提高S/C或S/N。
[0013]為解決上述問題，本發(fā)明的信號處理裝置包括:回波信號輸入部，被輸入回波信號，該回波信號是按照各發(fā)送定時從發(fā)送源發(fā)送的各發(fā)送信號由物標(biāo)反射而得的信號，該各發(fā)送定時包括對規(guī)定的時間間隔的發(fā)送定時之中的至少一個發(fā)送定時以規(guī)定時間進(jìn)行偏移而得的發(fā)送定時；復(fù)接收信號生成部，基于所述回波信號，分別生成復(fù)接收信號；相位算出部，基于所述發(fā)送源的移動速度以及距基準(zhǔn)定時的經(jīng)過時間，算出所述復(fù)接收信號相對于基準(zhǔn)相位的相位變化量；相位修正部，針對所述復(fù)接收信號進(jìn)行基于所述相位變化量的相位修正，分別輸出修正后的復(fù)接收信號；以及多普勒處理部，針對各修正后的所述復(fù)接收信號進(jìn)行多普勒處理，輸出所述物標(biāo)的多普勒回波信號。
[0014]S卩，相位算出部檢測起因于天線等脈沖信號的發(fā)送源移動而產(chǎn)生的復(fù)接收信號的相位變化量。相位修正部針對復(fù)接收信號基于由相位算出部算出的相位變化量進(jìn)行修正，輸出修正后的復(fù)接收信號。多普勒處理部利用從相位修正部輸出的修正后的復(fù)接收信號，進(jìn)行多普勒處理。
[0015]在此，相位算出部的相位變化量的算出在自己的發(fā)送源移動的情況下只基于該移動速度亦可。再有，基于事先檢測的特定的物標(biāo)的移動速度與自己的發(fā)送源的移動速度這二者算出二者的相對速度，并算出相位變化量亦可。后者能夠進(jìn)行更高精度的相位修正。在后者的情況下，需要特定的物標(biāo)的移動速度，但例如也能夠一旦算出多普勒速度再根據(jù)該結(jié)果求出。
[0016]再有，在本發(fā)明中，以適用交錯處理為前提，也算出基于偏移量的相位變化量，該偏移量是相對于發(fā)送定時的偏移量，該發(fā)送定時基于發(fā)送的脈沖信號的規(guī)定周期。追加該相位變化量之后，進(jìn)行多普勒處理。雖然針對基于以不等間隔反復(fù)發(fā)送的脈沖信號(staggered trigger repetitively pulsed signal:交錯觸發(fā)反復(fù)脈沖信號)而得的復(fù)接收信號進(jìn)行多普勒處理，幾乎能夠去除與物標(biāo)的相對速度以及交錯處理這二者所引起的相位誤差。
[0017]另外，本發(fā)明的上述特征也可以作為雷達(dá)裝置或物標(biāo)探知方法來實(shí)現(xiàn)。
[0018]發(fā)明效果
[0019]根據(jù)本發(fā)明，在采用交錯觸發(fā)方式的雷達(dá)裝置等的多普勒處理中，能夠緩和因脈沖信號的收發(fā)在距離掃掠間成為不等間隔而引起s/C或S/N的提高惡化的情況。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為用于說明多普勒處理中的交錯的影響的座標(biāo)圖。
[0021]圖2A為用于說明物標(biāo)的速度慢時的交錯所引起的相位誤差的座標(biāo)圖。
[0022]圖2B為用于說明物標(biāo)的速度快時的交錯所引起的相位誤差的座標(biāo)圖。
[0023]圖3為表示一實(shí)施方式所涉及的雷達(dá)裝置的構(gòu)成的概要的框圖。
[0024]圖4為表示天線方位的自船的速度成分與天線方位角等的關(guān)系的概念圖。
[0025]圖5為表不多普勒處理部的構(gòu)成的一例的框圖。
[0026]圖6為表示圖3的雷達(dá)裝置的動作的流程圖。
[0027]圖7為用于說明多普勒處理中的交錯的影響的緩和的座標(biāo)圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0028](I)問題點(diǎn)的分析
[0029]發(fā)明人注意到若要在以多普勒處理為前提的雷達(dá)裝置等探知裝置中實(shí)施交錯處理，則無法謀求原本應(yīng)該由多普勒處理得到的S/C或S/N的提高。于是，發(fā)明人首先考察了其原因，并成功找到該原因。下面，說明問題點(diǎn)的分析。
[0030]若要在一個雷達(dá)裝置中適用多普勒處理與交錯處理這2種處理，則有可能產(chǎn)生因隨著他船相對于自船的相對速度變快而妨礙多普勒處理中的信號對雜波比(S/C)的提高或信號對噪音比(S/N)的提高。首先，利用圖1以及圖2A、圖2B說明多普勒處理下的交錯處
理的影響。
[0031]在圖1中，橫軸表示按照規(guī)定的時間間隔發(fā)送的發(fā)送波的發(fā)送順序所對應(yīng)的距離掃掠號碼、縱軸表示數(shù)據(jù)接收信號的相位。由于距離掃掠與各發(fā)送波的接收信號對應(yīng)，因此橫軸與時間軸等價，示出了時間與距離掃掠號碼變大相應(yīng)地經(jīng)過的情況。
[0032]在圖1所示的例子中，以從雷達(dá)裝置發(fā)送的脈沖信號的發(fā)送間隔一定，并且自船與物標(biāo)的相對速度處于一定的狀態(tài)為前提。在該狀態(tài)中，如由圓圈所示，由于距離掃掠間隔一定，并且物標(biāo)相對于自船的相對速度一定，各距離掃掠間的相位變化量Θ s也一定。若相對速度為零，則在各距離掃掠號碼間無相位變化量。表示相對于時間經(jīng)過的相位變化的座標(biāo)圖的傾斜為零，與相對速度變大相應(yīng)地該傾斜變大。
[0033]因此，只要知曉相對速度，便能夠知曉相位變化量，只要針對回波信號進(jìn)行一定的相位旋轉(zhuǎn)，便能夠使與各距離掃掠對應(yīng)的回波信號的相位相同。例如，如由雙圈所示，若在距離掃掠k進(jìn)行O度的相位旋轉(zhuǎn)、在距離掃掠k+Ι進(jìn)行Θ s度的相位旋轉(zhuǎn)、在距離掃掠k+2進(jìn)行2 Θ s度的相位旋轉(zhuǎn)、在距離掃掠k+3進(jìn)行3 Θ s度的相位旋轉(zhuǎn)，則能夠使全部距離掃掠的相位相同。其結(jié)果是，進(jìn)行這些相位旋轉(zhuǎn)之后，只要將數(shù)據(jù)相加便能夠使回波信號的增益最大。
[0034]對此，圖2A、圖2B均示出了實(shí)施交錯處理時的各距離掃掠號碼下的相位變化量與相位誤差。虛線表示針對發(fā)送間隔均相同的情況下的各距離掃掠間隔的相位變化量，在該例子中，被引至與圖2A、圖2B中的距離掃掠號碼k、k+1、k+2、k+3的各距離掃掠一致的位置。
[0035]若針對基于通過交錯處理后的脈沖信號接收的回波信號的數(shù)據(jù)進(jìn)行多普勒處理，則如圖2A的圓圈所示，各距離掃掠的相位變化量不會一定。對此，只要相對速度不為零，則在相對速度一定的情況下也是同樣的。
[0036]在圖2A中，距離掃掠號碼k'、k' +l、k' +2、k' +3的各數(shù)據(jù)為針對進(jìn)行了交錯處理的脈沖信號的數(shù)據(jù)。圖中的◎標(biāo)記表示由于通過交錯處理使發(fā)送間隔變化，在各發(fā)送定時產(chǎn)生的相位變化量的誤差(相位誤差)。例如，由于在從距離掃掠號碼k'至k' +1之間存在相對速度，存在θ s的相位變化量，若進(jìn)行交錯處理則產(chǎn)生qjsl的相位誤差。同樣地，在從距離掃掠號碼k' +1至k' +2之間還存在Θ s的相位變化，以距離掃掠號碼k'為基準(zhǔn)產(chǎn)生fs2的相位誤差。
[0037]在此，若比較距離掃掠號碼k、k+l之間的采樣間隔與距離掃掠號碼V、!^ +1之間的采樣間隔，則距離掃掠號`碼k'，k' +1之間的采樣間隔短Tl時間。因此，若根據(jù)與發(fā)送間隔均相同時的距離掃掠間隔相當(dāng)?shù)木嚯x掃掠號碼k、k+1之間的采樣間隔旋轉(zhuǎn)相位Θ s，則在距離掃掠號碼V +1之間的采樣間隔時多余地旋轉(zhuǎn)相位<psi ο
[0038]反之，若比較距離掃掠號碼k、k+2之間的采樣間隔與距離掃掠號碼k'、k' +2之間的采樣間隔，則距離掃掠號碼k'、k' +2之間的采樣間隔長T2時間。因此，若根據(jù)與距離掃掠間隔均相同時的距離掃掠間隔相當(dāng)?shù)木嚯x掃掠號碼k、k+2之間的采樣間隔旋轉(zhuǎn)相位2 Θ s，則在距離掃掠號碼k'、k' +2之間的采樣間隔時以相位(ps2旋轉(zhuǎn)不足。
[0039]如此，若針對進(jìn)行了交錯處理的距離掃掠號碼k'、k' +l、k' +2、k' +3的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行一定量的相位旋轉(zhuǎn)，則無法使全部距離掃掠的相位相同，產(chǎn)生相位誤差
(fsl、(ps2、(ps3)。因此，即使這些進(jìn)行了相位旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)相加，也無法取得最大的增
Mo
[0040]在圖2A與圖2B中，表示自船與物標(biāo)的相對速度相互不同的情況。比較二者，則物標(biāo)的速度較大的圖2B所示的物標(biāo)所對應(yīng)的相位Θ f的旋轉(zhuǎn)比圖2A的相位Θ s大。換言之，可知的是，針對相同的發(fā)送間隔，圖2B所示的相位變化量大于圖2A，因此與圖2A所示的物標(biāo)相比圖2B所示的物標(biāo)以更大的速度移動。
[0041]存在相對速度越大，在進(jìn)行了交錯處理的距離掃掠號碼k'、k+' l、k+' 2、k+' 3的采樣數(shù)據(jù)中所產(chǎn)生的相位誤差也變大的傾向。圖2B的相位誤差(φβ、φβ、φβ)比圖
2Α的相位誤差((psl、(ps2、(ps3)大。若在含有如此的相位誤差(tpfl、φβ、φβ)或
(φ$Κ tps2、fs3)的狀態(tài)下進(jìn)行多普勒處理，則妨礙信號對雜波比(s/c)或信號對噪音t匕(S/Ν)的提高。
[0042]用于避免妨礙在多普勒處理產(chǎn)生的S/C或S/N的提高的詳細(xì)的手段在本發(fā)明的雷達(dá)裝置的實(shí)施方式記載之后說明。
[0043](2)雷達(dá)裝置的構(gòu)成
[0044]對照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的雷達(dá)裝置。在此，作為雷達(dá)裝置的一例采用船舶用雷達(dá)裝置來說明。本發(fā)明能夠適用于發(fā)送脈沖信號之后接收來自物標(biāo)的回波信號的雷達(dá)裝置。例如，也能夠適用于港灣監(jiān)視雷達(dá)等其他用途的雷達(dá)裝置。
[0045]圖3為表示本發(fā)明的船舶用雷達(dá)裝置的構(gòu)成的框圖。雷達(dá)裝置10例如設(shè)置于船舶等，檢測海上的他船、浮標(biāo)、陸地等物標(biāo)。雷達(dá)裝置10包括雷達(dá)天線單元20、收發(fā)切換器25、收發(fā)裝置30、信號處理裝置40以及顯示裝置50。
[0046][雷達(dá)天線20以及收發(fā)切換器25的構(gòu)成]
[0047]在雷達(dá)裝置10中，天線20發(fā)送具有高指向性的脈沖信號的波束，并且接收來自其周圍所存在的物標(biāo)的反射波。波束寬度例如為設(shè)定為2度。雷達(dá)天線20例如設(shè)置于船舶的船體的上方，在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，并反復(fù)上述的發(fā)送與接收。旋轉(zhuǎn)數(shù)例如為24rpm。將在雷達(dá)天線20旋轉(zhuǎn)一周期間所進(jìn)行的處理的單位稱為“I掃描(scan)”。將從發(fā)送脈沖信號時起直到發(fā)送下一脈沖信號緊前為止的期間內(nèi)的發(fā)送與接收的動作稱為“距離掃掠(sweep)”。I距離掃掠的時間即平均發(fā)送周期(平均發(fā)送間隔)例如為1ms。并且，將每I距離掃掠的接收數(shù)據(jù)數(shù)稱為“樣本點(diǎn)數(shù)”。
[0048]在雷達(dá)天線20中，通過向某一方向集中地發(fā)射脈沖信號，接收含有來自物標(biāo)的反射波(物標(biāo)信號)的接收信號。接收信號除了物標(biāo)信號成分以外，有時也含有雜波或來自其他雷達(dá)裝置的電波干涉波或接收機(jī)噪音等成分。
[0049]從雷達(dá)天線20到物標(biāo)的距離可通過含有該物標(biāo)信號的接收信號的接收時刻與該接收信號所對應(yīng)的脈沖信號的發(fā)送時刻的時間差求出。物標(biāo)的方位可通過發(fā)送所對應(yīng)的脈沖信號時的雷達(dá)天線20的方位求出。物標(biāo)的速度利用所發(fā)送的脈沖信號的相位求出。
[0050]收發(fā)切換器25構(gòu)成為能夠與雷達(dá)天線20連接。收發(fā)切換器25進(jìn)行雷達(dá)天線20與收發(fā)裝置30之間的信號的切換。收發(fā)切換器25在發(fā)送時使脈沖信號不流入至接收電路，在接收時使接收信號不流入至發(fā)送電路。作為收發(fā)切換器25例如，采用環(huán)形器(Circulator)等電子部件。
[0051][收發(fā)裝置30的構(gòu)成]
[0052]收發(fā)裝置30生成脈沖信號并向雷達(dá)天線20送出。收發(fā)裝置30從雷達(dá)天線20取入接收信號，對接收信號進(jìn)行頻率變換。為此，收發(fā)裝置30包括發(fā)送信號發(fā)生器、發(fā)送器、本機(jī)振蕩器、以及頻率變換器等。
[0053]發(fā)送信號發(fā)生器按照由交錯觸發(fā)方式設(shè)定的相互不同的時間間隔(timinginterval)生成中頻的脈沖信號并向發(fā)送器輸出。由發(fā)送信號發(fā)生器生成的脈沖信號是進(jìn)行頻率調(diào)制而得的線性調(diào)頻脈沖信號亦可，是相位調(diào)制信號或無調(diào)制的脈沖亦可。由發(fā)送信號發(fā)生器生成的脈沖信號的發(fā)送間隔或脈沖寬度能夠與在顯示裝置50中設(shè)定的雷達(dá)映像的顯示距離等相應(yīng)地變更。
[0054]發(fā)送器將發(fā)送信號發(fā)生器的輸出信號與從本機(jī)振蕩器輸出的本地信號合成，對發(fā)送信號發(fā)生器的輸出信號進(jìn)行頻率變換并向收發(fā)切換器25輸出。發(fā)送器的輸出信號的頻帶在船舶用雷達(dá)裝置的情況下 ，通常為3GHz帶或者9GHz帶。
[0055]頻率變換器通過收發(fā)切換器25取入從雷達(dá)天線20輸出的接收信號。頻率變換器將接收信號與從本機(jī)振蕩器輸出的本地信號合成，將收發(fā)切換器25的輸出信號變換至中頻并向后級的信號處理裝置40輸出。
[0056][信號處理裝置40的構(gòu)成]
[0057]信號處理裝置40包括AD變換器(ADC)41、檢波處理部42、相位算出部43、自船速修正部44、以及多普勒處理部45。有關(guān)信號處理裝置40，由收發(fā)機(jī)30進(jìn)行正交檢波，由模擬-數(shù)字變換器(ADC)41變換至數(shù)字信號，通過多普勒處理進(jìn)行雜波的除去等的信號處理。信號處理后的接收數(shù)據(jù)輸出至顯示裝置50。雷達(dá)裝置10的操作者能夠根據(jù)基于來自物標(biāo)的反射波(回波信號)的振幅的圖像在顯示裝置50的雷達(dá)映像上所顯示的位置，識別該物標(biāo)的方位與距離。通常，以雷達(dá)裝置10 (雷達(dá)天線20)的位置為中心俯視顯示雷達(dá)映像。顯示的原點(diǎn)與雷達(dá)裝置10的位置相對應(yīng)。
[0058][AD 變換器 41]
[0059]AD變換器(ADC) 41以規(guī)定的采樣頻率對收發(fā)裝置30所輸出的接收信號進(jìn)行采樣，并變換至數(shù)字信號。通常，由與天線I旋轉(zhuǎn)一周相當(dāng)?shù)腎掃描得到的雷達(dá)接收信號具有方位與距離的信息。將每I掃描的距離掃掠數(shù)設(shè)為K，若將第I個距離掃掠設(shè)為基準(zhǔn)(設(shè)為Odeg)，則在第k個距離掃掠得到的雷達(dá)接收信號是根據(jù)處于(k/K) X 360 (deg)(O^k^ Κ-l)的方位的反射體得到的信號。使同一的方位號碼對應(yīng)從同一方位得到的數(shù)據(jù)。方位號碼k賦予由第k個距離掃掠得到的接收數(shù)據(jù)。[0060]由各距離掃掠的第η個采樣得出的接收數(shù)據(jù)為在將每I距離掃掠的樣本點(diǎn)數(shù)設(shè)為N，將距離(range，以雷達(dá)天線20為原點(diǎn)的最大顯示距離)設(shè)為L時，從位于(n/N) XL(O ^N-D的距離的反射體得到的數(shù)據(jù)。距離號碼η賦予由如此的第η個采樣得到的接收數(shù)據(jù)。
[0061][檢波處理部42]
[0062]檢波處理部42進(jìn)行正交檢波，并根據(jù)雷達(dá)接收信號生成I (In-Phase:同相)信號以及與之相位相差π /2的Q (Quadrature:正交)信號。在此，I信號、Q信號分別為雷達(dá)接收信號的復(fù)數(shù)復(fù)包絡(luò)信號的實(shí)部、虛部。正交檢波在AD變換器41前進(jìn)行亦可在后進(jìn)行亦可。
[0063][相位算出部43]
[0064]相位算出部43取得搭載有適用本發(fā)明的雷達(dá)天線的船只(自船)的以大地為基準(zhǔn)的對地速度即對地船速\，以北為基準(zhǔn)而自船的船首所朝向的方位即船首方位Θ HD，以北為基準(zhǔn)而自船所行進(jìn)的方向即行進(jìn)方位θκ，以船首方位Θ m為基準(zhǔn)而雷達(dá)天線20的主瓣所朝向的方位即天線方位角θ ANT，反復(fù)發(fā)送脈沖信號的發(fā)送間隔PR1、以及脈沖信號的反復(fù)頻率f (或者，波長λ )。對地船速Ve、船首方位Θ m、以及行進(jìn)方位Θ cs例如由GNSS (GlobalNavigation Satellite System:全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))接收機(jī)、陀螺儀或衛(wèi)星羅盤等搭載于船舶的測量裝置測量。在此，作為GNSS，能夠適用于GPS(Global Positioning System:全球定位系統(tǒng))、伽利略、GLONAS> Compass、北斗等各種定位系統(tǒng)。
[0065][自船速修正部44]
[0066]復(fù)接收信號1、Q從檢波處理部42輸入至自船速修正部44，相位轉(zhuǎn)子(phaserotator)exp ( Θ k,)從相位算出部43輸入至自船速修正部44。在自船速修正部44中，進(jìn)行復(fù)數(shù)接收信號I，Q乘以相位轉(zhuǎn)子exp ( 0k,)的復(fù)乘法。據(jù)此，能夠使復(fù)接收信號的相位旋轉(zhuǎn)相位修正值Θ k,。復(fù)接收信號1、Q乘以相位轉(zhuǎn)子exp ( 9k,)而得的修正后的復(fù)接收信號 、Q'輸出至多普勒處理部45。
[0067][多普勒處理部45]
[0068]多普勒處理部45接受自船速修正部44的輸出 、Q'，并進(jìn)行多普勒處理以及附屬于多普勒處理的處理。多普勒處理部45如圖5所示，包括距離掃掠緩沖器61、多普勒濾波器組62、多個對數(shù)檢波器63、多個CFAR處理器64、以及合成部65。距離掃掠緩沖器61為存儲從自船速修正部44輸出的復(fù)接收信號 、Q'的存儲器，存儲多次距離掃掠的接收數(shù)據(jù)。
[0069]多普勒濾波器組62為并聯(lián)地連接通帶的中心頻率相互不同的多個帶通濾波器而構(gòu)成的濾波器陣列。各中心頻率為多普勒頻移頻率。
[0070]對多普勒濾波器組62的各濾波器的輸出進(jìn)行對數(shù)檢波的多個對數(shù)檢波器63分別連接至多普勒濾波器組62的后級。CFAR(Constant false alarm rate:恒虛警率)處理器64逐一連接至各對數(shù)檢波器63。各CFAR處理器64針對所連接的對數(shù)檢波器63的輸出信號,在距離方向上進(jìn)行CFAR處理。
[0071]合成部65針對作為處理的對象的方位、按照每個距離合成全CFAR處理器64的輸出信號。在此，合成部65通過最大值處理，進(jìn)行全CFAR處理器64的輸出信號的合成。處理對象方位的合成部65的輸出信號的振幅值在各距離上，與全CFAR處理器64之中的最大的振幅值一致。最大值處理例如能夠利用從多個輸出之中選擇最大的輸出的最大值選擇器來進(jìn)行。
[0072][顯示裝置50的構(gòu)成]
[0073]顯示裝置50基于由信號處理裝置40的多普勒處理部45輸出的多普勒回波信號進(jìn)行物標(biāo)的顯示。具體而言，多普勒處理部45進(jìn)行多普勒處理而得的數(shù)據(jù)被發(fā)送至顯示裝置50，顯示裝置50基于接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像顯示。
[0074](3)雷達(dá)裝置的動作
[0075]接著，以雷達(dá)裝置10中的相位修正所相關(guān)的動作為中心，沿圖6所示的流程圖說明雷達(dá)裝置10的動作。
[0076]收發(fā)裝置30按照由交錯處理設(shè)定的發(fā)送間隔發(fā)送脈沖信號，接收來自物標(biāo)的回波信號(步驟SI )。雷達(dá)天線20旋轉(zhuǎn)，一邊針對每個距離掃掠以k/KX 360deg逐一地變更方位，一邊進(jìn)行這些脈沖信號的收發(fā)。
[0077]伴隨雷達(dá)天線20的脈沖信號的收發(fā)，回波信號從收發(fā)裝置30輸出至信號處理裝置40。信號處理裝置40中，由ADC41將回波信號變換至數(shù)字化的接收數(shù)據(jù)，由檢波處理部42進(jìn)行正交檢波，將復(fù)接收信號1、Q輸出至自船速修正部44 (步驟S2)。
[0078]另一方面，信號處理裝置40中的相位算出部43取得基于從GPS等輸出的數(shù)據(jù)得出的與對地船速Ve、船首方位ΘΗΙ)以及行進(jìn)方向θκ相關(guān)的數(shù)據(jù)，以及雷達(dá)天線20的天線方位角ΘΑΝΤ、發(fā)送間隔和發(fā)送信號的波長λ (頻率f)的信息，從而算出相位變化量。天線方位角θ ANT在本實(shí)施方式中，與雷達(dá)天線20所朝向的方向?qū)?yīng)。通常，使雷達(dá)天線20旋轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)的脈沖數(shù)或角度檢測裝置的輸出信號從雷達(dá)天線20輸出至信號處理裝置40。相位算出部43基于這些信息檢測天線方位角ΘΑΝΤ。發(fā)送間隔以及波長λ包含于從收發(fā)裝置30輸出至信號處理裝置40的數(shù)據(jù)。所算出的相位修正值0k (相位變化量)，通過相位轉(zhuǎn)子對從檢波處理部42輸出的復(fù)接收信號1、Q施加修正。
[0079]在此，相位修正值Qk (相位變化量)基于天線方位的自船的速度成分Vant與天線方位角θ ANT、對地船速\、船首方位Θ m以及行進(jìn)方位Θ cs之間的關(guān)系算出。
[0080]圖4為表示天線方位的自船的速度成分Vant與天線方位角Θ m、對地船速Ve、船首方位ΘΗΙ)以及行進(jìn)方位0^之間的關(guān)系的概念圖。圖4所示的相對角φ為自船100的行進(jìn)方位與天線方位所成的角，通過下式賦予。
【權(quán)利要求】
1.一種信號處理裝置，包括: 回波信號輸入部，被輸入回波信號，該回波信號是按照各發(fā)送定時從發(fā)送源發(fā)送的各發(fā)送信號由物標(biāo)反射而得的信號，該各發(fā)送定時包括對規(guī)定的時間間隔的發(fā)送定時之中的至少一個發(fā)送定時以規(guī)定時間進(jìn)行偏移而得的發(fā)送定時； 復(fù)接收信號生成部，基于所述回波信號，分別生成復(fù)接收信號； 相位算出部，基于所述發(fā)送源的移動速度以及距基準(zhǔn)定時的經(jīng)過時間，算出所述復(fù)接收信號相對于基準(zhǔn)相位的相位變化量； 相位修正部，針對所述復(fù)接收信號進(jìn)行基于所述相位變化量的相位修正，分別輸出修正后的復(fù)接收信號；以及 多普勒處理部，針對各修正后的所述復(fù)接收信號進(jìn)行多普勒處理，輸出所述物標(biāo)的多普勒回波信號。
2.如權(quán)利要求1所述的信號處理裝置，還包括: 移動速度算出部，將與所述復(fù)接收信號對應(yīng)的所述發(fā)送信號的發(fā)送定時的、所述發(fā)送源的移動速度，輸入至所述相位算出部。
3.如權(quán)利要求2所述的信號處理裝置， 所述移動速度算出部被輸入所述發(fā)送源的對地移動速度和移動方向，算出與規(guī)定的目標(biāo)物標(biāo)所存在的方位對應(yīng)的移動速度并輸出至所述相位算出部。
4.如權(quán)利要求1所述的信號處理裝置， 所述相位修正部包含使所述復(fù)接收信號旋轉(zhuǎn)與所述相位變化量對應(yīng)的相位量的相位轉(zhuǎn)子。
5.如權(quán)利要求1所述的信號處理裝置， 所述多普勒處理部包括: 濾波器陣列，并聯(lián)地連接通帶的中心頻率相互不同的多個帶通濾波器而成； 多個對數(shù)檢波器，對從所述濾波器陣列的所述多個帶通濾波器分別輸出的復(fù)接收信號進(jìn)行對數(shù)檢波； 恒虛警率處理器，針對所述對數(shù)檢波器的輸出信號在距離方向上進(jìn)行恒虛警率處理；以及 合成部，按規(guī)定的每個距離合成各所述恒虛警率處理器的輸出信號。
6.如權(quán)利要求3所述的信號處理裝置， 所述相位算出部基于選定的目標(biāo)物標(biāo)相對于所述發(fā)送源的相對速度，算出所述相位變化量。
7.一種雷達(dá)裝置，包括: 天線，按照各發(fā)送定時發(fā)送發(fā)送信號，并且依次接收由物標(biāo)反射而得的回波信號，該各發(fā)送定時包括對規(guī)定的時間間隔的發(fā)送定時之中的至少一個發(fā)送定時以規(guī)定時間進(jìn)行偏移而得的發(fā)送定時； 復(fù)接收信號生成部，基于所述回波信號，分別生成復(fù)接收信號； 相位算出部，基于所述天線的移動速度以及距基準(zhǔn)定時的經(jīng)過時間，算出所述復(fù)接收信號相對于基準(zhǔn)相位的相位變化量； 相位修正部，針對所述復(fù)接收信號進(jìn)行基于所述相位變化量的相位修正，分別輸出修正后的復(fù)接收信號；以及 多普勒處理部，針對各修正后的所述復(fù)接收信號進(jìn)行多普勒處理，輸出所述物標(biāo)的多普勒回波信號。
8.如權(quán)利要求7所述的雷達(dá)裝置，還包括: 移動速度算出部，將與所述復(fù)接收信號對應(yīng)的所述發(fā)送信號被發(fā)送的定時的、所述天線的移動速度，輸入至所述相位算出部。
9.如權(quán)利要求8所述的雷達(dá)裝置， 所述移動速度算出部被輸入所述天線的對地移動速度和移動方向，算出與規(guī)定的目標(biāo)物標(biāo)所存在的方位對應(yīng)的移動速度并輸出至所述相位算出部。
10.如權(quán)利要求9所述的雷達(dá)裝置， 所述移動速度算出部基于由所述天線的附近設(shè)置的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)計測的位置信息，算出所述移動速度。
11.如權(quán)利要求7所述的雷達(dá)裝置， 所述相位修正部包 含使所述復(fù)接收信號旋轉(zhuǎn)與所述相位變化量對應(yīng)的相位量的相位轉(zhuǎn)子。
12.如權(quán)利要求7所述的雷達(dá)裝置， 所述多普勒處理部包括: 濾波器陣列，并聯(lián)地連接通帶的中心頻率相互不同的多個帶通濾波器而成； 多個對數(shù)檢波器，對從所述濾波器陣列的所述多個帶通濾波器分別輸出的復(fù)接收信號進(jìn)行對數(shù)檢波； 恒虛警率處理器，針對所述對數(shù)檢波器的輸出信號在距離方向上進(jìn)行恒虛警率處理；以及 合成部，按規(guī)定的每個距離合成各所述恒虛警率處理器的輸出信號。
13.如權(quán)利要求9所述的雷達(dá)裝置， 所述相位算出部基于選定的目標(biāo)物標(biāo)相對于所述天線的相對速度，算出所述相位變化量。
14.如權(quán)利要求7所述的雷達(dá)裝置，還包括: 顯示部，基于所述多普勒回波信號進(jìn)行所述物標(biāo)的顯示。
15.—種物標(biāo)探知方法，其中， 按照各定時從發(fā)送源發(fā)送發(fā)送信號，該各定時包括對以規(guī)定的時間間隔反復(fù)決定的定時之中的至少一個定時以規(guī)定時間進(jìn)行偏移而得的定時； 依次接收所述發(fā)送信號由物標(biāo)反射而得的回波信號， 基于所述回波信號，分別生成復(fù)接收信號； 基于所述發(fā)送源的移動速度以及距基準(zhǔn)定時的經(jīng)過時間，算出所述復(fù)接收信號相對于基準(zhǔn)相位的相位變化量； 針對所述復(fù)接收信號進(jìn)行基于所述相位變化量的相位修正，分別輸出修正后的復(fù)接收信號; 針對各修正后的所述復(fù)接收信號進(jìn)行多普勒處理，輸出所述物標(biāo)的多普勒回波信號。
16.如權(quán)利要求15所述的物標(biāo)探知方法，在算出所述相位變化量時，輸入與所述復(fù)接收信號對應(yīng)的所述發(fā)送信號被發(fā)送的定時的、所述發(fā)送源的移動速度。
17.如權(quán)利要求16所述的物標(biāo)探知方法， 在算出所述相位變化量時，輸入所述發(fā)送源的對地移動速度和移動方向，算出與規(guī)定的目標(biāo)物標(biāo)所存在的方位對應(yīng)的移動速度。
18.如權(quán)利要求15所述的物標(biāo)探知方法， 所述多普勒處理包括: 使所述復(fù)接收信號通過并聯(lián)地連接通帶的中心頻率相互不同的多個帶通濾波器而成的濾波器陣列， 對從所述濾波器陣列的所述多個帶通濾波器分別輸出的復(fù)接收信號進(jìn)行對數(shù)檢波； 針對通過對數(shù)檢波而得到的輸出信號，在距離方向上進(jìn)行恒虛警率處理； 按規(guī)定的每個距離合成通過恒虛警率處理而得到的各輸出信號。
19.如權(quán)利要求15所述的物標(biāo)探知方法， 在算出所述相位變化量時，基于選定的目標(biāo)物標(biāo)相對于所述發(fā)送源的相對速度算出所述相位變化量。
【文檔編號】G01S7/41GK103675784SQ201310399938
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月5日
【發(fā)明者】淺田泰暢, 奧西哲, 大浩司, 竹元彩衣 申請人:古野電氣株式會社