JPH03248076A - Cfar回路 - Google Patents

Cfar回路

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JPH03248076A
JPH03248076A JP2046392A JP4639290A JPH03248076A JP H03248076 A JPH03248076 A JP H03248076A JP 2046392 A JP2046392 A JP 2046392A JP 4639290 A JP4639290 A JP 4639290A JP H03248076 A JPH03248076 A JP H03248076A
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data
adder
averaging
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terminal
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JP2046392A
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Kazuki Tamai
玉井 一樹
Shinichi Fujikawa
信一 藤川
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 パルスレーダから得られた信号を誤警報確率を一定にし
てターゲットのみを誤検出確率低く検出するためのCF
AR(Constant False  AlarsR
ate)回路に関し、 1単な回路構成で、しかも外部&lll1にて実質的に
平均化セル及びガードセルの数を制御して制御の自由度
を増すことを目的とし、 入力データを実質的に片側の平均化セルの個数(M)分
遅延して出力する第1のデータ遅延部と、該入力データ
とその直前の出力データとを加算し、かつ、第1のデー
タ遅延部の出力データを減算して実質的に一方の平均化
セルの和のデータを得る加算器と、該直前の出力データ
を保持するデータ保持部と、データ保持部の出力データ
を順次格納して実質的に他方の平均化セルの和のデータ
を得るデータ格納部と、第1のデータ遅延部の出力デー
タを実質的にガードセルの個数(L)分遅延して実質的
にテストセルの出力データを得る第2のデータ遅延部と
、上記M、Lを任意に可変制御する制御手段とよりなる
構成とする。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、パルスレーダから得られた信号を誤警報確率
を一定にしてターゲットのみを誤検出確率低く検出する
ためのCFAR回路(IJ、下、CFARという)に関
する。
パルスレーダは例えば第4図に示すようにパルスを放出
し、その反射波を受けてターゲットの位置を求める。こ
こで、パルスレーダ1からのレーダ信号はMT I (
Moving Target l ndicator)
2にてゼロ・ドアラ信号(垂直方向に移動しているター
ゲットからのエコーや地面からのエコー)をキャンセル
されて垂直方向以外の方向に移動するターゲットからの
エコーであるノンゼロ・ドアラ信号とされ、FFT (
Fast Fourier  1ransfor膳)ド
プラフィルタ3にてフーリエ変換されて周波数FO”F
N別に分割されて取出され、CFAR4o〜4Nに供給
される。CFAR4o 〜4NはHfBを設けられてお
り、ターゲット、山、雲、雨、林等による多くの反射波
の中からターゲットを検出するために用いられ、CFA
R4o〜4Nの各検出結果に基づいてターゲット判定回
路5でターゲットが判定され、ターゲット追尾装置6に
てターゲットの追尾が行なわれる。このようなシステム
に用いられるCFARは後述のように一般にはシフトレ
ジスタや多数の加算器を組合わせた構成とされているが
、簡単な回路構成であることが望ましい。
〔従来の技術〕
レーダ信号として例えば第5図に示すように雲及びター
ゲットからの反射波が得られたとすると、CFAR4o
〜4Nではターゲットのみを検出するためにスレッショ
ルドと称される閾値を反射波の入来に従って次々に設定
し直し、反射波レベルが閾値以上であればこれをターゲ
ット、閾値未満であればこれをクラッタ、ノイズ(ター
ゲット以外の邪魔な信号)とみなす。即ち、CFARは
誤警報確率(上記と逆のことをしてしまう確率)Pfa
を一定とした閾値を求めるためのものである。
CFARは例えば、r T NTR0[1UCTION
 TORADAflSYSTEMS) (Mc GRA
W−HILL  BOOKCOMPANY、1961)
P、392〜395に詳述されている。
第6図は従来のCFARの一例(Loo−Ce1lA 
veraging  CF A R)の構成図を示す。
同図はある一つの周波数バンクにおけるCFARを示す
CFARは同図に示す如く、大略、log変換回路9、
シフトレジスタ郡10.演算部11.コンパレータ12
にて構成されている。シフトレジスタ部10はM個の平
均化セル13+ 、132 、テストセル14にて構成
されており、平均化セル13+、13zとテストセル1
4との間はガードセル19+、192とされている。こ
こで、第5図に示すようなレーダ信号がシフトレジスタ
部10に時系列的に入来すると、平均化セル131゜1
32の出力が加算器151.152で加算され、セレク
タ16で入力A、Bをセレクトされ、平均化回路17で
平均化され、減算器18でテストセル14の出力から平
均化回路17の出力が減算され、コンパレータ12で誤
警報確率ptaによって決まる同定値Tと比較される。
例えば宴のように距MR(R+ 、Rz 、・・・は距
離Rの最小単位で、レンジビンという)方向に対してな
だらかなレベル変化をもつ反射波については、レンジビ
ンRT+におけるテストセル14の出力レベルとレンジ
ビンR1前後における平均化セル131.132の出力
レベルの平均値との演算結果と固定値Tとの比較により
、第5図に示すように雲のレベルは実質的に閾値レベル
ト1未満となる。一方、ターゲットのように距離R方向
に対して急峻なレベル変化をもつ反射波については、レ
ンジビンRw+におけるテストセル14の出力レベルと
レンジビンR1前後前豐における平均化セル13+ 、
132の出力レベルの平均値との演算結果と固定値Tと
の比較により、第5図に示すようにターゲットのレベル
は実質的に閾値レベル1以上になる。このようにCFA
R4o〜4Nにおいてレベル比較された結果はターゲッ
ト判定回路5に供給されて閾値レベル以上の反射波をタ
ーゲットと判定され、ターゲット追尾装置i6において
ターゲットの追尾が行なわれる。
第6図における従来のCFARの加算動作について説明
する。判定(テスト)されるべきデータが順次シフトレ
ジスタ部10に入来し、現在判定されるべきデータ(テ
ストセル14にあるデータ)のL個後から(L十M)鋸
機のデータAと、L個前から(L+M)個前のデータB
とからノイズの平均値を求める。ここで、 a−1−H″′a−[−1,84〜a−1,ao 、a
+ 〜aL−8141〜814Mなるデータがシフトレ
ジスタ部10に格納されているとする。ここに、a−t
□〜a−L−1は平均化セル13+のデータ、a −L
”’ a −1はガードセル191のデータ、aoはテ
ストセル14のデータ、a1〜a、はガードセル192
のデータ、a[+1〜a[+H平均化セル132のデー
タである。従って、加算器151の出力A、加算器15
2の出力Bは、 A=Σ a−L−1 m=1 B=Σ a[+。
l である。セレクタ16は、 ■ Max(A、B)=Cm=M ■ Min(A、B)=Cm=M ■ A+B=Cm=2M の三つのモード■〜■を選択するように制御回路(図示
せず)にてl111mされるが、一般にはモード■を選
択する。本願発明においてはモード■、■は特に関連し
ないのでその説明を省略する。第6図に示すセレクタ1
6の出力を平均化回路17でCノーシたものがノイズの
平均値となる。
そこで、判定されるべき信@aoから、誤警報確率Pf
aで決まる固定値T及びMを減算しくaO−T−M) 
、これがz以上であれば信号有、零未満であれば信号無
と判定する。このような動作をシフトレジスタ部10に
データを流しながら順次行なっていく。
(発明が解決しようとする課題〕 第6図に示す従来回路は、実際には第7図に示す如く多
数の加算器20+ 、202 、・・・を以て構成され
ており、平均化セル13+ 、132の数Mに比例して
多くなり、ハードウェアの規模が大になる問題点があっ
た。又、ターゲットやクラッタ等の発生環境においてよ
り最適にターゲットを検出するにはシフトレジスタ部の
長さを最適に設定する必要があるが、従来例ではシフト
レジスタ部10の平均化セル131,132及びガード
セル191.192の長さ(M及びL)は固定であり、
又、その長さにも限界があり、このためにi、1JIl
]の自由度が少ない問題点があった。更に、平均化セル
131.132及びガードセル19+ 、192のM、
Lの値を変更して用いる場合は使用しない加ts器が生
じることになり、回路が無駄になる問題点があった。
本発明は、簡単な回路禍成で、しかも外部11111に
て実質的に平均化セル及びガードセルの数を制御して制
御の自由度を増すことができるCFARを提供すること
を目的とする。
(1題を解決するための手段) 第1図は本発明の原理図を示す。同図中、40は第1の
データ遅延部で、入力データを実質的に片側の平均化セ
ルの個数(M)分遅延して出力する。41は加算器で、
入力データとその直前の出力データとを加粋し、かつ、
第1のデータ遅延部40の出力データを減算して実質的
に一方の平均化セルの和のデータ(A)を得る。42は
データ保持部で、加算器41の該直前の出力データを保
持する。43はデータ格納部で、データ保持部42の出
力データを順次格納して実質的に他方の平均化セルの和
のデータ(B)を得る。44は第2のデータ遅延部で、
第1のデータ遅延部40の出力データを実質的にガード
セルの個数(L)分遅延して実質的にテストセルの出力
データを得る。
45は制御手段で、第1のデータ遅延部4oのM。
第2のデータ遅延部44のLを任意に可変制御する。本
発明では、加算器41において、aOra+ 、a2.
・”、aM、a   、aH,2の順に入H+1 来する前記入力データを、△(0)=ao+a。
+−+aM、A (1)=a+ +a2+−+aH,1
゜A(2)=82+83+−+a   、−+7)ll
Ii[”順482 次出力して実質的に一方の平均化セルの和のデータ(A
)を得る。
〔作用〕
加算器41による演算にて実質的に一方の平均化セルの
和のデータを得、データ格納43にて実質的に他方の平
均化セルの和のデータを得、第2のデータ遅延部44に
て実質的にテストセルの出力データを得る。このように
、従来のようなシフトレジスタや多数の加算器を組合わ
せた構成としないでも済み、ハードウェア規模を小さく
できる。
又、1lJal1手段45にてM、Lの値を可変できる
ので、ターゲットやクラッタの発生環境に合わせた最適
のターゲット検出ができ、制御の自由麿を増すことがで
きる。
(実施例〕 第2図は本発明の一実施例のブロック図を示し、同図中
、第6図と同一構成部分には同一番号を付す。第2図中
、30は加算器で、例えば第3図(A)又は(B)に示
す構成とされている。31は遅延回路で、RAM31a
、31b及ヒセレクタ31Cにて構成されており、実質
的に平均化セルM個分の遅延を得て加算器30に供給す
る一方、実質的にテストセルの出力信号を得て減算器1
8に供給するものである。32は遅延回路で、RAM3
2a、32b及びセレクタ32cにて構成されており、
後述のように最初に零を加算器30に供給し、その後加
算器A(0)(初期値)、A(1)、A(2)、−・・
を加算器30に供給する一方、加算器Bを得るものであ
る。加算器30.遅延回路31.32は実質的に第6図
に示すシフトレジスタ部10.加算器151.152と
同様の機能をもつものである。33はセレクタ回路で、
加算器33a、比較器33b、セレクタ33Cにて構成
されており、実質的に第6図に示すセレクタ16と同様
の機能を有するものである。34は平均化回路で、乗算
器34a、RAM34bにて構成されており、実質的に
第6図に示す平均化回路17と同様の機能を有するもの
1ある。35は111E1回路で、後述のように、RA
M31a。
31 b、32a、32b、34b、セレクタ31c、
32c、33c、比較器33bを夫々制御する。
ここで、加算器30.遅延回路31.32によって実質
的に2つの平均化セルの出力の和(A+B)を求める。
例えば、 a、、、an−1、・、a、、am−1、・、a、。
aO→なるデータがlog変換回路9から順次出力され
、加算器30及び遅延回路31に矢印方向に従って順次
供給されるとする。ここに、aOは前述の第6図で説明
したテストセル14のデータaOとは特に関係ないもの
とする。先ず、制御回路35からの制御によってセレク
タ32C131cは零を出力しており、これにより、加
算器30の端子イにデータao 、 al 、・・・a
Mが供給されてこれが加算され、端子工から取出されて
RAM32a、31aに初期(IIA(0)=ao+a
1+・・・+8Mが格納される。この場合、第3図(A
)において、加算器30aの加算動作が行なわれ、その
まま減算器30bを通過して加算値が取出される。
次に、データa、+1が加算器30に供給されると、1
1御回路35からの制御によってセレクタ32cLtR
AM32aに格納されていた初期値A(0)を出力する
ように切換えられ、これと同時に、制御回路35からの
タイミング制御によってRAM31 aはここに格納さ
れているデータのうちデータaaを出力し、又、セレク
タ31cはRAM31aからのデータaOを出力するよ
うに切換えられる。これにより、第3図(A)に示すよ
うに、加算器30aの端子アにはデータA(0)= a
 a + a t + −+ a M一端子イにはデー
タaH+1”減算器30bの端子つにはデータa0が夫
々供給され、加算器30aにおける加算、減算器30b
における減算にて端子工からはデータA(1) ” a
 l + 82+”’+ aH,1が得られ、RAM3
2aにはデータA(1)が格納される。
これと同様に、次にデータaH+2が加算器30に供給
されると、セレクタ32CはRAM32aのデータA(
1)を出力するように切換えられ、これと同時に、躬御
回路35からのタイミング制御によってRAM31 a
はここに順次格納されていくデータのうちデータa1を
出力し、又、セレクタ31cはRAM31aの出力デー
タa1を出力する。これにより、加算器30aの端子ア
にはデータA(1)=a++a2+・+a   、端子
H+1 イにはa  、減算器30bの端子つにはデータ42 a、が夫々供給され、端子工からはデータA(2)=a
2 +83+・・・+8842が得られる。このような
動作の繰返らにより、加算器30からは、A(0)=a
o +a+ +−−−+aMA(1) −a+ +az
 +−+aH,IA(2) ” Eli + a2 +
”+ aH+2なるデータが出力される。従って、アル
ゴリズムとしては、 (i)初期値へ(0)を求め、 (ii)次に、A(n) =A (n−1)+a−a 
(n−1)を求める。
というようになり、このアルゴリズムによって実質的に
ハ側の平均化セルの和が求められる。
第2図に戻って説明するに、加算器30の端子1から出
力されたデータ(実質的に第6図で説明したデータA)
はRAM32aに格納された後にRAM32bに供給さ
れることにより、RAM32bからは実質的に第6図で
説明したデータBが得られる。一方、制御回路35から
のタイミング1fjtlllによってRAM31bはこ
こに格納されているデータのうち実質的に第6図で説明
したテストセル14の出力に相当するデータを出力する
このように、加算器30.遅延回路31.32の動作は
実質的に第6図に示すシフトレジスタ部10及び加算器
151.152と同様の動作を行なうものであり、本発
明では、特に、シフトレジスタ部や第7図に示すような
多数の加算器20I。
202、・・・を用いないでもよく、簡華なバードウ(
M+ n ) 1アで構成できる。
加算器30から出力された加算データA及びRAM32
bから出力された加算データBは加算器33aで加算さ
れ、前述のように本願発明ではモード■のみ、つまりデ
ータ(A+B)の場合を想定しているので制御回路35
にもセレクタ33cが加算器33aの出力を選択する。
データ(A+B)は平均化回路34の乗算器34aにて
RAM34bに設定されている係数を以て乗算され、即
ち、C7識が演算される。平均化回路34の出力及びR
AM31bの出力(実質的にテストセルの出力データ)
は減算器18に供給され、この後は第6図で説明した動
作と全く同様の動作によりコンパレータ12において信
号有、信号無の結束が得られる。
本発明では、制御回路35のタイミング制−によってR
AM31a、31 bに格納されているデータのうちの
所定データを出力でき、即ち、実質的に平均化セルの数
M及びガードセルの数りに相当する遅延時間を適宜設定
できる。従って、夕一ゲットやクラッタ等の発生環境に
おいてより最適にターゲット検出を行なう場合に実質的
に平均化セル及びガードセルの長さ(M及びし)を可変
できるので、その長さが固定で、しかもその長さに限界
があった従来例に比して制御の自由度が増し、従来例の
ように無駄になる回路を生じることがない。
この場合、第5図において、一つの周波数バンクでレン
ジビンR+ + R2m・・・の異なった個所に例えば
2つのターゲットがあると、一方の判定するべきターゲ
ットがテストセル14に入る一方、他方のターゲットが
平均化セルに入ることがある。
このようになると、一方の判定するべきターゲットが他
方のターゲットの影響を受けてその判定するべきターゲ
ットの閾値レベルが必要以上に高くなってしまい判定す
るべきターゲットが正しく検出できないことがある。こ
のような場合、本発明ではターゲット追尾装置で求めら
れている前記他方のターゲットの予測位置データが平均
化セルに対応したことを検出し、この予測位置データに
基づいて平均化セル中の該当セルをブランク状態にして
この該当セルを加算しないように制御する。
これにより、判定するべきターゲットの閾値レベルが低
くなって判定するべきターゲットを確実に検出できる。
本発明では、lllllj回135の制御によって実質
的に平均化セル中でランクするべきセルを指定できるの
で、2つのターゲットが存在する場合にも支障なくター
ゲット検出できる。
なお、第2図に示す加算器30は第3図(B)に示す構
成としてもよい。第3図(A)に示す実施例と同様に、
端子アにデータA(0)、端子イにデータa  1端子
つにデータa。が入来してH◆1 いる場合について説明する。セレクタ30dはvIII
l@路35から路側5によって端子イに入来するデータ
を選択する一方、セレクタ30eは制御回路 35から
の制御によって端子アに入来するデータを選択し、又、
セレクタ30fは加算器30cの出力を選択しないよう
にしている。これにより、加算器30cにてデータA(
0)とデータaH+1とが加算される。つまり、ao+
8++・・・+aM+aH41となる。次に、セレクタ
30dは符号反転器30aの出力データを選択する一方
、セレクタ30eはセレクタ30fの出力データを選択
する一方、セレクタ30fは加算器30Cの出力データ
を選択する。これにより、加算器30Cにてデータ(a
o +8+ +−+aM+aH+1 )からデータaO
が減算され、セレクタ30fを介してデータA (1)
 =a+ + 82 + ・” + aH,1が取出さ
れる。即ち、第3図(B)に示す回路は、同図(A)に
示す回路の加算動作及び減算動作を別々のタイミングで
一つの加算器30Cにて行なうもので、加算動作及び減
算動作を同図(A)に示す回路動作の1/2ずつで行な
うようにしている。
〔発明の効果〕
以上説明した如く、本発明によれば、従来例のようなシ
フトレジスタや多数の加算器を用いないでも回路を構成
でき、簡単なハードウェアで済む。
又、実質的に平均化セル及びガードセルの数を可変ll
1wできるので、ターゲットやクラッタの発生環境に応
じた最適のターゲットを検出ができ、従来例に比して制
御自由度を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理図、 第2図は本発明の一実施例のブロック図、第3図は加算
器の具体的構成図、 第4図は一般の目標追尾方式を説明する図、第5図はC
FARの一般的な動作を説明する図、第6図は従来のC
FARの一例の構成図、第7図は第6図に示す回路の一
部の具体的構成図である。 図において、 9はlog変換回路、 12はコンパレータ、 13+ 、132は平均化セル、 14はテストセル、 15+ 、15z 、20+ 、202る加算器、 は従来例におけ 18は減禅器、 19+ 、192はガードセル、 30.30a、30c、33aは加算器、30bは減算
器、 30d〜30f、31c、32c、33cはセレクタ、 300は符号反転器、 31.32は遅延回路、 31a、31b、32a、32b、34bはRA1 34は平均化回路、 348は乗算器、 35は制御回路、 40は第1のデータ遅延部、 41は加算器、 42はデータ保持部、 43はデータ格納部、 44は第2のデータ遅延部、 45はυ38手段 を示す。 本発明の原理図 第 図 一般の目標追尾方式を説明する図 第 図 CFARの一般的な動作を説明する図 第 図 従来のCFARの一例の構成図 第6図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 入力データを実質的に片側の平均化セルの個数(M)分
    遅延して出力する第1のデータ遅延部(40)と、 該入力データとその直前の出力データとを加算し、かつ
    、該第1のデータ遅延部(40)の出力データを減算し
    て実質的に一方の平均化セルの和のデータ(A)を得る
    加算器(41)と、 該加算器(41)の該直前の出力データを保持するデー
    タ保持部(42)と、 該データ保持部(42)の出力データを順次格納して実
    質的に他方の平均化セルの和のデータ(B)を得るデー
    タ格納部(43)と、 上記第1のデータ遅延部(40)の出力データを実質的
    にガードセルの個数(L)分遅延して実質的にテストセ
    ルの出力データを得る第2のデータ遅延部(44)と、 上記第1のデータ遅延部(40)のM、上記第2のデー
    タ遅延部(44)のLを任意に可変制御する制御手段(
    45)とよりなり、 前記加算器(41)において、a_0、a_1、a_2
    ・・・、a_M、a_M_+_1、a_M_+_2の順
    に入来する前記入力データを、A(0)=a_0+a_
    1+・・・+a_M、A(1)=a_1+a_2+・・
    ・+a_M_+_1、A(2)=a_2+a_3+・・
    ・+a_M_+_2、・・・の順で順次出力して実質的
    に一方の平均化セルの和のデータ(A)を得る構成とし
    てなることを特徴とするCFAR回路。
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