JP7138593B2 - radar equipment - Google Patents
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Description
本発明は、捜索ビームを照射するレーダ装置に関する。 The present invention relates to a radar device that emits search beams.
従来、アレイアンテナを用いて捜索ビームを形成し、目標の捜索および追尾を行うレーダ装置がある。レーダ装置は、覆域に存在する目標を捜索するため、あらかじめ設定されたビームの照射方向および照射順序に従って捜索ビームを照射し、目標を検出する。このような技術が、特許文献1において開示されている。
Conventionally, there is a radar apparatus that forms a search beam using an array antenna to search and track a target. In order to search for a target in a coverage area, the radar device irradiates a search beam in accordance with a predetermined irradiation direction and irradiation order of the beam, and detects the target. Such a technique is disclosed in
覆域が高角および方位角の2次元の幅を持つ場合、単純なビームの照射方向および照射順序の定義方式として、レーダ装置が、同一方位角で捜索ビームを高角方向で上から下まで順に照射し、次に隣の方位角で捜索ビームを高角方向で上から下まで順に照射することを繰り返し、覆域全体にビームを照射する方式がある。 When the coverage area has a two-dimensional width of high angle and azimuth angle, as a simple method of defining the irradiation direction and irradiation order of the beam, the radar equipment irradiates the search beam in the same azimuth direction in order from top to bottom in the high angle direction. Then, there is a method of irradiating the entire coverage area by repeatedly irradiating the search beam in the next azimuth direction from top to bottom in the high angle direction.
一方、レーダ装置では、覆域において捜索ビームが照射されるエリアであるビームスポットAに捜索ビームを照射した直後に隣接するビームスポットBに捜索ビームを照射した場合、ビームスポットAに照射した捜索ビームの反射波が、複数回の反射を経てビームスポットBに捜索ビームを照射後に受信されてしまう多次エコーが発生する場合がある。そのため、レーダ装置は、ビームスポットの照射順序を定義する際、隣接するビームスポットに連続して捜索ビームを照射しないように定義する必要がある。隣接するビームスポットに捜索ビームを照射しないビーム照射方式として、単純なビームの照射方向および照射順序の定義方式において、高角または方位角の列の単位で、奇数番目の列のビームスポットで覆域全体に捜索ビームを照射した後、偶数番目の列のビームスポットで覆域全体に捜索ビームを照射する一つ飛ばし方式がある。 On the other hand, in the radar device, when the search beam is irradiated to the adjacent beam spot B immediately after the search beam is irradiated to the beam spot A which is the area where the search beam is irradiated in the coverage area, the search beam irradiated to the beam spot A may be received after the search beam is applied to the beam spot B after being reflected multiple times. Therefore, when defining the irradiation order of the beam spots, the radar device needs to define the search beam so as not to continuously irradiate adjacent beam spots. As a beam irradiation method that does not irradiate adjacent beam spots with a search beam, in a simple beam irradiation direction and irradiation order definition method, in units of high-angle or azimuth-angle columns, the beam spots in odd-numbered columns cover the entire coverage area. After irradiating the search beam on the , there is a one-skip method in which the search beam is irradiated to the entire coverage area with the even-numbered row of beam spots.
レーダ装置は、捜索ビームによって得られた目標の検出結果を用いて、既に保持している目標の位置、速度、誤差情報、時刻などを含む目標の追尾諸元を更新する。目標の存在が予測される領域である目標存在予測領域が複数のビームスポットにまたがる場合、レーダ装置は、目標の追尾諸元を誤検出によって何度も更新しないようにするため、目標存在予測領域を含む全ての捜索ビームの検出結果を収集した後、収集した検出結果を用いて目標の追尾諸元の更新処理を行う。 The radar apparatus uses the target detection result obtained by the search beam to update the target tracking data including the target position, velocity, error information, time, etc. already stored. When the target existence prediction area, which is the area where the existence of the target is predicted, extends over a plurality of beam spots, the radar device uses the target existence prediction area in order not to repeatedly update the tracking specifications of the target due to erroneous detection. After collecting the detection results of all the search beams including , the target tracking specifications are updated using the collected detection results.
レーダ装置は、目標存在予測領域で収集した検出結果の時刻差が大きくなるほど目標の追尾諸元を誤検出によって更新する可能性が高くなり、目標の追尾精度が劣化する。レーダ装置は、一つ飛ばし方式を用いた場合、目標存在予測領域の捜索ビームによる検出結果を得るため、少なくとも全ビームスポットへの捜索ビームの照射に必要な時間、すなわちフレームタイムの2分の1以上の時間が必要となり、検出結果の時刻差が大きくなってしまう、という問題があった。レーダ装置は、目標の追尾諸元を精度良く更新するためには、目標存在予測領域での捜索ビームの照射時刻差を極力少なくする必要がある。 As the time difference between the detection results collected in the target existence prediction area increases, the radar device is more likely to update the target tracking specifications due to erroneous detection, and the target tracking accuracy deteriorates. When using the skip-by-one method, the radar device requires at least the time required to irradiate all the beam spots with the search beam, i.e., half the frame time, in order to obtain the detection result of the search beam in the target existence prediction area. There is a problem that the above time is required, and the time difference of the detection result becomes large. In order to update the target tracking specifications with high accuracy, the radar device needs to minimize the irradiation time difference of the search beam in the target existence prediction area.
また、レーダ装置は、目標が大きいなど複数の捜索ビームで同一の目標を検出する場合、複数の検出結果から得られる目標を1つに融合するセントロイド処理を行う。レーダ装置は、2次元のビームスポット配列のうち1次元、例えば高角方向の1列の捜索ビームの照射順序について、セントロイド処理を精度良く行うためには、隣接するビームスポットへの捜索ビームの照射時刻差を極力少なくする必要がある。しかしながら、レーダ装置は、多次エコーの発生を避けるため、隣接するビームスポットへの捜索ビームの連続照射を避ける必要がある、という問題があった。 In addition, when the radar apparatus detects the same target with a plurality of search beams, such as when the target is large, the radar apparatus performs centroid processing to combine the targets obtained from the plurality of detection results into one. In a radar device, in order to perform centroid processing with high accuracy for the irradiation order of search beams in one dimension of a two-dimensional beam spot array, for example, one row in the high-angle direction, irradiation of search beams to adjacent beam spots is required. It is necessary to minimize the time difference as much as possible. However, the radar apparatus has a problem that it is necessary to avoid continuous irradiation of the search beam to adjacent beam spots in order to avoid generation of multiple echoes.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、隣接するビームスポットへのビームの連続照射を避けつつ、目標の追尾精度を向上可能なレーダ装置を得ることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a radar apparatus capable of improving target tracking accuracy while avoiding continuous beam irradiation to adjacent beam spots.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のレーダ装置は、ビームを照射する覆域に対して向きを変えてビームを照射するアレイアンテナと、アレイアンテナが照射するビームの向きを制御する送信制御部と、を備える。覆域が高角および方位角で表される2次元の領域であり、覆域においてビームが照射される複数のエリアの各々をビームスポットとし、送信制御部は、高角の方向で隣接するビームスポット同士、および方位角の方向で隣接するビームスポット同士について、ビームの連続照射を避けつつ、ビームが照射される時間間隔が覆域の全ビームスポットにビームを照射するためにかかる時間の半分未満になるようにアレイアンテナが照射するビームの向きを制御し、アレイアンテナが1つのビームを照射して1つのビームの反射波を受信してからビームの向きを変えるように制御する、ことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the radar apparatus of the present invention includes an array antenna that irradiates a beam while changing its direction with respect to a coverage area that irradiates the beam, and the direction of the beam that the array antenna irradiates. and a transmission control unit that controls the The coverage area is a two-dimensional area represented by a high angle and an azimuth angle, each of a plurality of areas irradiated with a beam in the coverage area is defined as a beam spot, and the transmission control unit controls beam spots adjacent to each other in the high angle direction. , and azimuthally adjacent beam spots, the time interval between beam irradiations is less than half the time taken to irradiate all beam spots in the coverage area, while avoiding continuous irradiation of the beams. The direction of the beam emitted by the array antenna is controlled as described above, and the direction of the beam is changed after the array antenna emits one beam and receives the reflected wave of the one beam. .
本発明によれば、レーダ装置は、隣接するビームスポットへのビームの連続照射を避けつつ、目標の追尾精度を向上できる、という効果を奏する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the radar apparatus has the effect that the tracking accuracy of a target can be improved, while avoiding continuous beam irradiation to adjacent beam spots.
以下に、本発明の実施の形態に係るレーダ装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 A radar device according to an embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るレーダ装置40の構成例を示す図である。レーダ装置40は、送信制御部10と、アレイアンテナ20と、受信制御部30と、を備える。送信制御部10は、ビーム制御部11と、送信部12と、を備える。受信制御部30は、受信部31と、信号処理部32と、検出管理部33と、目標追尾部34と、を備える。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a
送信制御部10は、アレイアンテナ20が照射する捜索ビームの向きを制御する。以降の説明において、捜索ビームのことを単にビームと称することがある。
The
ビーム制御部11は、あらかじめ決められた捜索ビームの照射方向および捜索ビームの送信順序の情報を保持する。ビーム制御部11は、ビーム照射スケジュールの管理を行い、送信部12に対して、あらかじめ定められた順序およびタイミングで、ビームスポットに対する捜索ビームの照射指示を出力する。
The
ここで、ビームスポットとアレイアンテナ20が捜索ビームを照射する覆域の関係について説明する。図2は、実施の形態1に係るレーダ装置40のアレイアンテナ20が捜索ビームを照射する覆域とビームスポットとの関係を示す図である。ビームスポットは、アレイアンテナ20が捜索ビームの向きを変えて捜索ビームを照射して捜索する覆域において、捜索ビームが照射される複数のエリアの各々である。ここでは、覆域が高角および方位角で表される2次元の領域であるとする。なお、図2では記載を省略しているが、覆域全体がビームスポットで覆われているものとする。
Here, the relationship between the beam spot and the coverage area irradiated with the search beam by the
図1の説明に戻る。送信部12は、ビーム制御部11から取得した照射指示に従って、アレイアンテナ20の図示しない各モジュールの位相を制御して狭角ビームを形成し、電波すなわち捜索ビームの照射を指示する。
Returning to the description of FIG. The
アレイアンテナ20は、送信部12からの位相制御情報および電波照射指示に従って、捜索ビームを照射する覆域に対して向きを変えて捜索ビームを照射する。捜索ビームは、ビーム角の狭い狭角ビームである。また、アレイアンテナ20は、捜索ビームの反射波を受信すると、捜索ビームの反射波である受信信号を受信制御部30の受信部31に出力する。反射波は、目標などによって捜索ビームが反射されたものである。
The
受信制御部30は、アレイアンテナ20で受信された反射波である受信信号を用いて目標を検出し、アレイアンテナ20から次にビームが照射されるときに目標が存在すると予測される目標存在予測領域を計算する。
The reception control unit 30 detects a target using a received signal which is a reflected wave received by the
受信部31は、アレイアンテナ20から受信信号を取得すると、受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、さらにデジタル信号に変換後の受信信号に対して周波数変換を行い、位相振幅情報に変換して信号処理部32に出力する。
When the reception unit 31 acquires the reception signal from the
信号処理部32は、受信部31から取得した位相振幅情報に対して信号処理を行い、目標に関する情報を検出し、検出情報を検出管理部33に出力する。ここで、検出情報には、検出された目標の位置および時刻の情報が含まれるが、誤検出による情報すなわちクラッタも含まれる場合がある。 The signal processing unit 32 performs signal processing on the phase/amplitude information acquired from the receiving unit 31 , detects information about the target, and outputs detection information to the detection management unit 33 . Here, the detection information includes information on the position and time of the detected target, but may also include information due to erroneous detection, that is, clutter.
検出管理部33は、信号処理部32から取得した検出情報を保持する。また、検出管理部33は、目標追尾部34からアレイアンテナ20から次に捜索ビームが照射されるときに目標が存在すると予測される領域である目標存在予測領域の情報を取得する。検出管理部33は、目標存在予測領域と検出情報とを照合し、目標存在予測領域内の捜索ビームの検出情報を全て取得した場合、目標存在予測領域内の検出情報を目標追尾部34に出力する。検出管理部33は、例えば、検出情報に対してセントロイド処理を行って目標を検出する。すなわち、検出管理部33は、セントロイド処理によって、同一目標からと判断した複数の検出情報を1つの検出情報に融合する。検出管理部33は、必要に応じてセントロイド処理を行えばよく、不要な場合にはセントロイド処理を省略してもよい。
The detection management unit 33 holds detection information acquired from the signal processing unit 32 . The detection management unit 33 also obtains from the target tracking unit 34 information on a target existence prediction area, which is an area in which the target is predicted to exist when the
目標追尾部34は、目標存在予測領域を計算し、検出管理部33に出力する。目標追尾部34は、検出管理部33から目標存在予測領域内の検出情報を取得した場合、検出情報を用いて目標の追尾諸元を更新する。目標の追尾諸元には、例えば、目標の位置、目標の速度、誤差情報、目標が検出された時刻などの情報が含まれる。目標追尾部34は、目標が複数ある場合、複数の目標からなる目標群が存在すると予測される目標存在予測領域を計算してもよい。 The target tracking unit 34 calculates the predicted target existence area and outputs it to the detection management unit 33 . When the target tracking unit 34 acquires the detection information within the target existence prediction region from the detection management unit 33, the target tracking unit 34 uses the detection information to update the tracking specification of the target. Target tracking specifications include, for example, information such as target position, target speed, error information, and target detection time. When there are a plurality of targets, the target tracking unit 34 may calculate a target existence prediction area in which a target group consisting of a plurality of targets is predicted to exist.
つづいて、レーダ装置40において、送信制御部10がアレイアンテナ20を制御して、捜索ビームを照射するときの捜索ビームの照射順序について説明する。図3は、実施の形態1に係るレーダ装置40が捜索ビームを照射するときの各ビームスポットに対する捜索ビームの照射順序を示す図である。図3は、縦軸を高角方向、横軸を方位角方向とした2次元の覆域におけるビームスポットの配置を示している。実施の形態1では、覆域にある全ビームスポットを、方位角の範囲に応じて偶数個の領域に等分する。図3では、覆域にある全ビームスポットを、領域1から領域4の4分割にした例を示している。
Next, in the
送信制御部10は、分割した領域のうち隣接する2つの領域について、左端列から順、かつ上端から順に交互に捜索ビームを照射するように、アレイアンテナ20が照射する捜索ビームの向きを制御する。図3の例では、送信制御部10は、まず、領域1,2について、左端列から順、かつ上端から順に交互に捜索ビームを照射するように、アレイアンテナ20が照射する捜索ビームの向きを制御する。送信制御部10は、領域1,2にある全てのビームスポットへの捜索ビームの照射が終了すると、つぎに、領域3,4について、左端列から順、かつ上端から順に交互に捜索ビームを照射するように、アレイアンテナ20が照射する捜索ビームの向きを制御する。図3において、覆域にあるビームスポットの総数は2Nであり、丸印はビームスポットを示し、ビームスポットの丸印内の数字は捜索ビームの照射順序を示す。図3では、具体的に、N=24の場合の例を示している。なお、数字の無いビームスポットの丸印については、捜索ビームの照射順序の記載を省略している。図3では、レーダ装置40のアレイアンテナ20から照射される捜索ビームの1~22番目の照射順序が具体的に示されている。
The
図3において、左上の2行2列の範囲に目標存在予測領域がある場合を想定する。レーダ装置40が図3に示す目標存在予測領域にあるビームスポットに捜索ビームを照射するために要する時間は、高角方向の縦4列分のビームスポットに捜索ビームを照射する時間より小さくなる。また、縦方向に隣接するビームスポットに対する捜索ビームの照射間隔は1、すなわち間に別方向のビームスポットへの捜索ビームの照射を1本分挟む間隔となる。図3の例では、一番左端の方位角において高角方向にある4つのビームスポットへの捜索ビームの照射順序は上から順に1,3,5,7番目であることを示している。
In FIG. 3, it is assumed that the predicted target existence area is in the range of 2 rows and 2 columns on the upper left. The time required for the
ここで、比較例として、背景技術で説明した一つ飛ばし方式で同じ覆域の範囲に対して捜索ビームを照射した場合の捜索ビームの照射順序について説明する。図4は、比較例としてレーダ装置が一つ飛ばし方式で捜索ビームを照射するときの各ビームスポットに対する捜索ビームの照射順序を示す図である。一つ飛ばし方式で捜索ビームを照射する比較例のレーダ装置は、まず、左端1列のビームスポットに対して、1つ飛ばし方式で捜索ビームを照射する。図4において、1番目および2番目のビームスポットに照射ビームが照射される。その後、比較例のレーダ装置は、右隣の列のビームスポットに対して、同様に1つ飛ばし方式で捜索ビームを照射することを右端列まで繰り返す。図4において、N-1番目およびN番目のビームスポットまで照射ビームが照射される。つぎに、比較例のレーダ装置は、未照射のビームスポットに対して左端から順に右端まで捜索ビームを照射する。図4において、N+1番目およびN+2番目のビームスポットから2N-1番目および2N番目のビームスポットまで捜索ビームが照射される。 Here, as a comparative example, the irradiation order of the search beams when the same coverage range is irradiated with the search beams by the one-skipping method described in the background art will be described. FIG. 4 is a diagram showing the irradiation order of the search beams for each beam spot when the radar device irradiates the search beams in a skip-by-one method as a comparative example. The radar apparatus of the comparative example, which irradiates the search beams by the one-skipping method, first irradiates the search beams on the leftmost row of beam spots by the one-skipping method. In FIG. 4, the first and second beam spots are irradiated with the irradiation beam. After that, the radar device of the comparative example repeats irradiating the search beams in the same skipping method to the beam spots in the right adjacent column up to the rightmost column. In FIG. 4, the irradiation beam is irradiated up to the N-1th and Nth beam spots. Next, the radar device of the comparative example irradiates a search beam to the unirradiated beam spot from the left end to the right end in order. In FIG. 4, the search beams are irradiated from the N+1th and N+2th beam spots to the 2N−1th and 2Nth beam spots.
比較例で示す図4において、図3のときと同様、左上の2行2列の範囲に目標存在予測領域がある場合を想定する。比較例のレーダ装置が図4に示す目標存在予測領域にあるビームスポット、すなわち1番目、3番目、N+1番目、およびN+3番目のビームスポットに捜索ビームを照射するために要する時間は、フレームタイム2Nに対してN+3の時間、すなわちフレームタイム2Nの半分を超える時間となる。
In FIG. 4 showing the comparative example, as in FIG. 3, it is assumed that the predicted target existence area is in the range of 2 rows and 2 columns on the upper left. The time required for the radar apparatus of the comparative example to irradiate the search beams to the beam spots in the target presence prediction area shown in FIG. , that is, more than half the
本実施の形態において、レーダ装置40は、図3に示すように覆域の全ビームスポットを偶数個の領域に分け、隣接する2つの領域において交互に捜索ビームを照射することによって、比較例である一つ飛ばし方式で捜索ビームを照射する場合よりも、目標存在予測領域にあるビームスポットに捜索ビームを照射するために要する時間を小さくすることができる。
In this embodiment, the
ここで、レーダ装置40が検出および追尾する目標が移動する物体である場合、図3において、目標存在予測領域の位置が変化する。そのため、レーダ装置40は、目標存在予測領域が覆域のどの位置にあっても、目標存在予測領域にあるビームスポットに捜索ビームを照射するために要する時間が小さくなるような照射順序で、捜索ビームを照射する必要がある。そのため、送信制御部10は、高角の方向で隣接するビームスポット同士、および方位角の方向で隣接するビームスポット同士について、捜索ビームの連続照射を避けつつ、捜索ビームが照射される時間間隔が覆域の全ビームスポットに捜索ビームを照射するためにかかる時間の半分未満になるようにアレイアンテナ20が照射する捜索ビームの向きを制御する。
Here, when the target detected and tracked by the
レーダ装置40が捜索ビームを照射する動作を、フローチャートを用いて説明する。図5は、実施の形態1に係るレーダ装置40が捜索ビームを照射する動作を示すフローチャートである。レーダ装置40において、送信制御部10は、隣接するビームスポットについて、捜索ビームの連続照射を避けつつ、捜索ビームが照射される時間間隔が覆域の全ビームスポットに捜索ビームを照射するためにかかる時間の半分未満になるように、アレイアンテナ20に対して、捜索ビームの向きを指示する(ステップS1)。アレイアンテナ20は、送信制御部10の指示に従って、捜索ビームを照射する覆域に対して向きを変えて捜索ビームを照射する(ステップS2)。
The operation of the
なお、本実施の形態では、レーダ装置40は、覆域の全ビームスポットを方位角の方向で偶数個の領域に分割する場合について説明したが、これに限定されない。レーダ装置40は、覆域の全ビームスポットを高角の方向で偶数個の領域に分割してもよい。また、レーダ装置40は、高角方向の1列のビームスポットに対する捜索ビームの照射間隔が、方位角方向の1列のビームスポットに対する捜索ビームの照射間隔と比較して小さくなるようにしたが、これに限定されない。レーダ装置40は、方位角方向の1列のビームスポットに対する捜索ビームの照射間隔が、高角方向の1列のビームスポットに対する捜索ビームの照射間隔と比較して小さくなるようにしてもよい。また、レーダ装置40は、捜索ビームを照射する順番を、覆域の上方向から下方向、かつ左方向から右方向になるようにしていたが、これに限定されない。レーダ装置40は、捜索ビームを照射する順番を、覆域の下方向から上方向にしてもよいし、右方向から左方向にしてもよい。以降の実施の形態においても同様とする。
In the present embodiment, the
また、レーダ装置40は、図2などに示すように、覆域の縦1列を構成する各ビームスポットの高角を各方位角の列で同一としているが、これに限定されない。レーダ装置40は、例えば、方位角の左から奇数列のビームスポットを、偶数列のビームスポットに対してビームスポット幅の半分高角方向にオフセットさせるなど、列毎に高角方向の位置を変化させてもよい。この場合、送信制御部10は、高角の異なる同じ方位角の複数のビームスポットについて、方位角の単位で高角方向のビームスポットの位置をオフセットするように、アレイアンテナ20が照射する捜索ビームの向きを制御する。
In addition, as shown in FIG. 2 and the like, the
つづいて、レーダ装置40のハードウェア構成について説明する。レーダ装置40において、アレイアンテナ20はアンテナ素子である。送信制御部10および受信制御部30は、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。
Next, the hardware configuration of the
図6は、実施の形態1に係るレーダ装置40が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで構成する場合の例を示す図である。処理回路がプロセッサ91およびメモリ92で構成される場合、レーダ装置40の処理回路の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ92に格納される。処理回路では、メモリ92に記憶されたプログラムをプロセッサ91が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、処理回路は、レーダ装置40の処理が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ92を備える。また、これらのプログラムは、レーダ装置40の手順および方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a case in which a processing circuit included in the
ここで、プロセッサ91は、CPU(Central Processing Unit)、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはDSP(Digital Signal Processor)などであってもよい。また、メモリ92には、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable ROM)、EEPROM(登録商標)(Electrically EPROM)などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはDVD(Digital Versatile Disc)などが該当する。 Here, the processor 91 may be a CPU (Central Processing Unit), a processing device, an arithmetic device, a microprocessor, a microcomputer, or a DSP (Digital Signal Processor). The memory 92 includes non-volatile or volatile memory such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable ROM), EEPROM (registered trademark) (Electrically EPROM). semiconductor memories, magnetic discs, flexible discs, optical discs, compact discs, mini discs, or DVDs (Digital Versatile Discs).
図7は、実施の形態1に係るレーダ装置40が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の例を示す図である。処理回路が専用のハードウェアで構成される場合、図7に示す処理回路93は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、またはこれらを組み合わせたものが該当する。レーダ装置40の各機能を機能別に処理回路93で実現してもよいし、各機能をまとめて処理回路93で実現してもよい。
FIG. 7 is a diagram showing an example in which the processing circuit included in the
なお、レーダ装置40の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
It should be noted that each function of the
以上説明したように、本実施の形態によれば、レーダ装置40において、送信制御部10は、高角の方向で隣接するビームスポット同士、および方位角の方向で隣接するビームスポット同士について、捜索ビームの連続照射を避けつつ、捜索ビームが照射される時間間隔が覆域の全ビームスポットに捜索ビームを照射するためにかかる時間の半分未満になるようにアレイアンテナ20が照射する捜索ビームの向きを制御する。実施の形態1において、具体的には、覆域の全ビームスポットを高角または方位角の方向で偶数個の領域に分割し、送信制御部10は、隣接する2つの領域に対して、領域内の対応する高角および方位角の位置にあるビームスポットに交互に捜索ビームを照射するように、アレイアンテナ20が照射する捜索ビームの向きを制御することとした。これにより、レーダ装置40は、覆域のどの位置に目標存在予測領域が設定されても、目標存在予測領域内のビームスポットに対する捜索ビームの照射に必要な時間を小さくでき、かつ高角方向のビーム照射間隔が1となる。すなわち、レーダ装置40は、目標存在予測領域内の目標検出時刻差および多次エコーを低減しつつ、かつセントロイド処理を精度良く行うことで、目標の追尾精度を向上することができる。
As described above, according to the present embodiment, in the
なお、レーダ装置40は、分割領域数が2の場合、領域1および領域2の各ビームスポットに捜索ビームを照射後、領域1および領域2の各ビームスポットに捜索ビームの照射を繰り返し実施することになる。そのため、レーダ装置40は、領域1の最後のビームスポットに対する捜索ビーム、図3の例では右下端のN-1番目のビームスポットの照射後、図3で示すN番目のビームスポットおよび1番目のビームスポットの次に、領域2の最初のビームスポット、図3の例では左上端の2番目のビームスポットに捜索ビームを照射することになる。図3に示す17番目のビームスポットおよび2番目のビームスポットに着目した場合、レーダ装置40が領域1および領域2の合計24個のビームスポットに対して捜索ビームの照射を繰り返し実施すれば、2番目のビームスポットは実質的に2+24=26番目のビームスポットとなる。すなわち、領域内の左右に隣り合う縦2列のビームスポットの照射時刻差と、領域1右端列のビームスポットと領域2左端列のビームスポットの照射時刻差は1つであり、ほぼ同等になる。従って、レーダ装置40は、照射時刻差について目標存在予測領域が領域間にまたがる場合でも、またがない場合と区別することなく、目標の追尾諸元の更新処理を行うことができる。
When the number of divided regions is 2, the
実施の形態2.
実施の形態2では、送信制御部10が、高角の方向で隣接するビームスポット同士、および方位角の方向で隣接するビームスポット同士について、捜索ビームの連続照射を避けつつ、捜索ビームが照射される時間間隔が覆域の全ビームスポットに捜索ビームを照射するためにかかる時間の半分未満になるようにアレイアンテナ20が照射する捜索ビームの向きを制御する。実施の形態1と異なる方式について説明する。
In the second embodiment, the
実施の形態2において、レーダ装置40の構成は、図1に示す実施の形態1のときと同様である。図8は、実施の形態2に係るレーダ装置40が捜索ビームを照射するときの各ビームスポットに対する捜索ビームの照射順序を示す図である。レーダ装置40は、方位角が同じ高角方向の縦1列の4個のビームスポット列に対して、上端から順に2番目、4番目、1番目、3番目の順序で捜索ビームを照射する。その後、レーダ装置40は、隣接する列の方位角の縦1列のビームスポット列に対して同様の順序で捜索ビームを照射する動作を右端まで繰り返し実施する。
In
実施の形態1の図3と同様、図8において、左上の2行2列の範囲に目標存在予測領域がある場合を想定する。レーダ装置40が図8に示す目標存在予測領域にあるビームスポットに捜索ビームを照射するために要する時間は、高角方向の縦2列分のビームスポットに捜索ビームを照射する時間より小さくなる。また、縦方向に隣接するビームスポットに対する捜索ビームの照射間隔は1または2、すなわち間に別方向のビームスポットへの捜索ビームの照射を1本分または2本分挟む間隔となる。図8の例では、一番左端の方位角において高角方向にある4つのビームスポットへの捜索ビームの照射順序は2,4,1,3番目であることを示している。
As in FIG. 3 of
以上説明したように、本実施の形態によれば、レーダ装置40において、送信制御部10は、同じ方位角の複数のビームスポットへの捜索ビームの照射後、次に隣接する方位角の複数のビームスポットへ捜索ビームを照射するようにアレイアンテナ20が照射する捜索ビームの向きを制御する。または、送信制御部10は、同じ高角の複数のビームスポットへの捜索ビームの照射後、次に隣接する高角の複数のビームスポットへ捜索ビームを照射するようにアレイアンテナ20が照射する捜索ビームの向きを制御する。これにより、レーダ装置40は、覆域のどの位置に目標存在予測領域が設定されても、実施の形態1と比較して、目標存在予測領域内のビームスポットに対する捜索ビームの照射に必要な時間を約半分にでき、かつ高角方向のビーム照射間隔が1または2となる。レーダ装置40は、実施の形態1と比較して、さらに、目標存在予測領域内の目標検出時刻差および多次エコーを低減することができる。なお、レーダ装置40は、実施の形態1のときと同様、覆域全体に対する捜索ビームの照射を繰り返し実施する。以降の実施の形態においても同様とする。
As described above, according to the present embodiment, in the
実施の形態3.
実施の形態2では、覆域において、同じ方位角の高角方向に4つのビームスポットがある場合について説明した。実施の形態3では、覆域において、同じ方位角の高角方向に8以上の4の倍数の数のビームスポットがある場合について説明する。実施の形態2と異なる部分について説明する。
In the second embodiment, the case where there are four beam spots in the high-angle direction with the same azimuth angle in the coverage area has been described. In the third embodiment, a case will be described where there are 8 or more beam spots in multiples of 4 in the high angle direction of the same azimuth angle in the coverage area. A portion different from the second embodiment will be described.
実施の形態3において、レーダ装置40の構成は、図1に示す実施の形態1のときと同様である。図9は、実施の形態3に係るレーダ装置40が捜索ビームを照射するときの同じ方位角にある高角方向の各ビームスポットに対する捜索ビームの照射順序を示す図である。覆域において、同じ方位角にあるビームスポットの数が4の倍数である場合、レーダ装置40は、高角方向の上から順に4個ずつ、ビームスポットに対する捜索ビームの照射順序が設定された順序セットを設定する。レーダ装置40は、同じ方位角において高角方向の上にある順序セットから順に、ビームスポットに対して捜索ビームを照射する。なお、図9において、丸印で示されるビームスポットの左側にある1または2の数字は、隣接するビームスポットに対する捜索ビームの照射間隔を示している。
In
以上説明したように、本実施の形態によれば、レーダ装置40において、送信制御部10は、高角の異なる同じ方位角の複数のビームスポット、または方位角の異なる同じ高角の複数のビームスポットについて、複数のビームスポットの数が4の倍数の場合、複数のビームスポットの全部を、捜索ビームの照射順序が規定された2つ以上の順序セットとして構成し、規定された照射順序で捜索ビームが照射されるように、アレイアンテナ20が照射する捜索ビームの向きを制御する。この場合においても、レーダ装置40は、実施の形態2と同様の効果を得ることができる。実施の形態3は、複数のビームスポットの1列を順序セットの単位で端から端に向かって捜索ビームを照射したい要求がある場合に適用可能である。
As described above, according to the present embodiment, in the
実施の形態4.
実施の形態3では、覆域において、同じ方位角の高角方向に8以上の4の倍数の数のビームスポットがある場合について説明した。実施の形態4では、覆域において、同じ方位角の高角方向に5以上の数のビームスポットがある場合について説明する。実施の形態2,3と異なる部分について説明する。
In the third embodiment, the case where there are 8 or more beam spots in multiples of 4 in the high angle direction of the same azimuth angle has been described.
実施の形態4において、レーダ装置40の構成は、図1に示す実施の形態1のときと同様である。図10は、実施の形態4に係るレーダ装置40が捜索ビームを照射するときの同じ方位角にある高角方向の各ビームスポットに対する捜索ビームの照射順序を示す図である。覆域において、同じ方位角にあるビームスポットの数が5以上である場合、レーダ装置40は、5以上のビームスポットのうち、中央部分にある4の倍数分のビームスポットについては、実施の形態2または実施の形態3と同様の順序セットを設定する。レーダ装置40は、捜索ビームが照射された照射済みビームスポットの両隣にある捜索ビームが照射されていない未照射のビームスポットに対して、交互に中央から端に向かって捜索ビームを照射する。なお、図10において、丸印で示されるビームスポットの左側にある1または2の数字は、隣接するビームスポットに対する捜索ビームの照射間隔を示している。実施の形態1から実施の形態4までを考慮すると、送信制御部10は、高角の方向または方位角の方向の1方向において、隣接するビームスポットへのビームの照射間隔が2以下になるように、アレイアンテナ20が照射するビームの向きを制御する。
In
以上説明したように、本実施の形態によれば、レーダ装置40において、送信制御部10は、高角の異なる同じ方位角の複数のビームスポット、または方位角の異なる同じ高角の複数のビームスポットについて、複数のビームスポットの数が4の倍数ではない場合、複数のビームスポットのうち中央にある一部を、捜索ビームの照射順序が規定された1つ以上の順序セットとして構成し、規定された照射順序で捜索ビームが照射されるように、アレイアンテナ20が照射する捜索ビームの向きを制御する。レーダ装置40は、順序セットに設定されたビームスポットに対して先に捜索ビームを照射し、つぎに複数のビームスポットのうち中央以外の両端にあるビームスポットに対して交互に捜索ビームを照射する。この場合においても、レーダ装置40は、実施の形態2と同様の効果を得ることができる。実施の形態4は、複数のビームスポットの数が4の倍数以外についても適用可能である。
As described above, according to the present embodiment, in the
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration shown in the above embodiment shows an example of the content of the present invention, and it is possible to combine it with another known technology, and one configuration can be used without departing from the scope of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
10 送信制御部、11 ビーム制御部、12 送信部、20 アレイアンテナ、30 受信制御部、31 受信部、32 信号処理部、33 検出管理部、34 目標追尾部、40 レーダ装置。 10 transmission control unit, 11 beam control unit, 12 transmission unit, 20 array antenna, 30 reception control unit, 31 reception unit, 32 signal processing unit, 33 detection management unit, 34 target tracking unit, 40 radar device.
Claims (9)
前記アレイアンテナが照射する前記ビームの向きを制御する送信制御部と、
を備え、
前記覆域が高角および方位角で表される2次元の領域であり、前記覆域において前記ビームが照射される複数のエリアの各々をビームスポットとし、
前記送信制御部は、前記高角の方向で隣接するビームスポット同士、および前記方位角の方向で隣接するビームスポット同士について、ビームの連続照射を避けつつ、ビームが照射される時間間隔が前記覆域の全ビームスポットにビームを照射するためにかかる時間の半分未満になるように前記アレイアンテナが照射する前記ビームの向きを制御し、前記アレイアンテナが1つの前記ビームを照射して1つの前記ビームの反射波を受信してから前記ビームの向きを変えるように制御する、
ことを特徴とするレーダ装置。 an array antenna that irradiates the beam while changing its orientation with respect to a coverage area that irradiates the beam;
a transmission control unit that controls the direction of the beam emitted by the array antenna;
with
The coverage area is a two-dimensional area represented by a high angle and an azimuth angle, and each of a plurality of areas irradiated with the beam in the coverage area is defined as a beam spot,
The transmission control unit controls the beam spots adjacent to each other in the direction of the high angle and the beam spots adjacent to each other in the direction of the azimuth angle, while avoiding continuous irradiation of the beams, while adjusting the time interval between beam irradiations to the coverage area. controlling the direction of the beams emitted by the array antenna so as to take less than half the time it takes to illuminate all beam spots of the array antenna , and control to change the direction of the beam after receiving the reflected wave of
A radar device characterized by:
ことを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。 The transmission control unit controls the direction of the beam emitted by the array antenna so that the beam irradiation interval between adjacent beam spots is 2 or less in one direction of the high-angle direction or the azimuth direction. do,
2. The radar device according to claim 1, characterized in that:
前記送信制御部は、隣接する2つの領域に対して、領域内の対応する高角および方位角の位置にあるビームスポットに交互にビームを照射するように、前記アレイアンテナが照射する前記ビームの向きを制御する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のレーダ装置。 dividing the total beam spot of the coverage into an even number of regions in the high angle or the azimuth direction;
The transmission control unit directs the beams emitted by the array antenna so as to alternately irradiate beam spots at corresponding high-angle and azimuth-angle positions in the two adjacent regions. to control the
3. The radar device according to claim 1 or 2, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1または2に記載のレーダ装置。 After irradiating a plurality of beam spots with the same azimuth angle, the transmission control unit adjusts the direction of the beam emitted by the array antenna so as to irradiate a plurality of beam spots with an adjacent azimuth angle. or control the direction of the beam emitted by the array antenna such that after irradiating the same high-angle beam spot with the beam, the array antenna irradiates the beam to the adjacent high-angle beam spot,
3. The radar device according to claim 1 or 2, characterized in that:
ことを特徴とする請求項4に記載のレーダ装置。 For a plurality of beam spots with the same azimuth angle and different high angles, or a plurality of beam spots with the same high angle and different azimuth angles, the transmission control unit controls all or part of the plurality of beam spots according to a beam irradiation order. and controlling the direction of the beams emitted by the array antenna such that the beams are emitted in a defined order of irradiation,
5. The radar device according to claim 4, characterized in that:
さらに、
前記アレイアンテナで受信された前記反射波を用いて目標を検出し、前記アレイアンテナから次にビームが照射されるときに前記目標が存在すると予測される目標存在予測領域を計算する受信制御部、
を備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載のレーダ装置。 the array antenna receives a reflected wave of the beam;
moreover,
a reception control unit that detects a target using the reflected wave received by the array antenna and calculates a target existence prediction area in which the target is predicted to exist when the beam is next emitted from the array antenna;
The radar device according to any one of claims 1 to 5, characterized by comprising:
ことを特徴とする請求項6に記載のレーダ装置。 The reception control unit performs centroid processing to detect the target.
7. The radar device according to claim 6, characterized in that:
ことを特徴とする請求項6または7に記載のレーダ装置。 When there are a plurality of targets, the reception control unit calculates a target existence prediction region in which a target group consisting of a plurality of targets is predicted to exist.
8. The radar device according to claim 6 or 7, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか1つに記載のレーダ装置。 The transmission control unit controls the direction of the beams emitted by the array antenna so as to offset the positions of the beam spots in the high-angle direction in units of azimuths for a plurality of beam spots with the same azimuth angle and different high angles. ,
The radar device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that:
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