JP2000221260A - 画像レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロスレンジ方向の分解能を確保し、目標ま
での距離によらずに高分解能な画像を得る画像レーダ装
置を提供する。 【解決手段】 受信機８の出力する受信ビームデータを
２次元画像化処理装置１０内の距離検出部１３により時
間軸で分割し、目標までの距離Ｒを検出する。その距離
Ｒに応じて所望のクロスレンジ方向の分解能を得るため
の出力周波数を周波数決定部１４で算出し、周波数制御
器６へ指示する。周波数制御器６は指示された周波数を
出力するように励振器５を制御する。励振器５から出力
された送信種信号による受信ビームデータを距離検出部
１３で時間軸で分割し、当該距離Ｒを検出し、受信強度
検出部１５で、受信電力強度を検出する。当該距離Ｒと
その受信電力強度を画像情報として画像情報生成部１６
で生成する。生成された画像情報を基にその受信強度を
輝度に変化させて画像表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、広範囲にわたり
高分解能な画像を得ることができる画像レーダに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図１７は画像レーダ装置の従来の構成例
を示したものであり、図１７において１は電波を送受信
するアンテナ素子、２は送受信信号の位相を調整する移
相器、３は送受信を切り替える送受信切替器、４は送信
機、５は送信種信号を出力する励振器、７はＲＦ合成回
路、８は受信信号を得る受信機、９は移相器を制御する
位相制御装置、１０はビーム方向指示装置、１１は２次
元の画像情報を得る２次元画像化処理装置、１２は表示
器である。

【０００３】次に動作について説明する。送信時におい
ては、励振器５から出力される送信種信号は送信機４に
おいて増幅され、送受切替器３を通り、移相器２によっ
て位相調整された後、アンテナ素子１から空間に放射さ
れる。また、受信時においては空間を伝搬してきた目標
からの反射電波はアンテナ素子１で受信され、移相器２
で位相調整された後、送受切替器３を通り、ＲＦ合成回
路７において合成され、受信機８で受信され、受信ビー
ムデータとなる。この際、送受信ビームの形状及び指向
は、ビーム方向指示装置１０により位相制御装置９を制
御し、位相制御装置９によって算出した位相量を移相器
２に設定することで可能となる。受信機７の出力する受
信ビームデータを２次元画像化処理装置１１において時
間軸で分割し、分割された受信データの受信強度を２次
元の画像情報に変換し、その画像情報の受信強度によ
り、輝度を変化させて表示器１２において画像表示す
る。図１８はビーム照射面と２次元画像化処理との関係
を示したものであり、レンジ方向の分解能は時間軸の分
割により決定され、同一レンジにおけるクロスレンジ方
向の分解能はビームが照射する距離により決定すること
になる。遠距離になるとビームが照射する面積が大きく
なることで、同一レンジのクロスレンジ方向の分解能が
劣化する。一般にビーム幅は“数１”で表されるもので
あり、開口径及び送信周波数が固定であれば一定であ
り、開口分布を変化させてビーム幅を広げることは可能
であるが、原理的に“数２”より狭いビームは形成でき
ない。

【０００４】

【数１】

【０００５】

【数２】

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の画像レーダは以
上のように構成されており、遠距離目標の画像化を実施
すると距離に応じて、目標を照射する面積が大きくなる
ことにより、クロスレンジ方向の分解能が劣化するとい
う問題点があった。

【０００７】この発明は上記の課題を解決するためにな
されたもので、送信周波数を制御することによりクロス
レンジ方向の分解能を確保し、目標までの距離によらず
に高分解能な画像を得ることが可能な画像レーダ装置を
得ることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明による画像レ
ーダ装置は、電波を送受信するための複数のアンテナ素
子と、送受信信号の位相を調整するために上記アンテナ
素子に接続される複数の移相器と、上記アンテナ素子に
送信信号を出力する複数の送信機と、上記送信機に送信
種信号を送出する出力周波数を変更可能な励振器と、上
記励振器の出力周波数を変化させる周波数制御器と、上
記送受切替器に接続され、上記アンテナで受信した受信
信号を合成するＲＦ合成回路と、上記ＲＦ合成回路に接
続され、合成された受信信号を得る受信機と、送受信ビ
ームを所望の方向に所望の形状で形成するために上記移
相器に設定する位相量を算出し、上記移相器に設定する
位相制御装置と、上記位相制御装置に対して送受信ビー
ムの形状及び方向を指示するビーム方向指示装置と、上
記受信機から出力される受信信号により受信ビーム内を
２次元の画像情報に変換する２次元画像化処理装置と、
上記２次元画像化処理装置の出力する画像情報により輝
度を変化させて表示する表示器とを備えた画像レーダ装
置において、上記２次元画像化処理装置を、上記受信機
から得られる受信信号を時間軸で分割し距離情報を得る
距離検出部と、目標までの距離と所望のクロスレンジ分
解能から出力周波数を決定し、上記周波数制御装置へ指
示する周波数決定部と、距離に対応して受信ビーム内の
受信電力強度を得る受信強度検出部と、２次元の画像情
報を生成する画像情報生成部とから構成し、レンジ方向
にファンビームとなる送受信ビームを形成するように上
記ビーム方向指示装置により上記位相制御装置を制御
し、上記周波数制御器により、上記励振器の出力周波数
を高周波化することにより送受信ビームを狭ビーム化す
ることでクロスレンジ方向の分解能を確保し、上記２次
元画像化処理装置において時間軸を分割することにより
レンジ方向の分解能を確保し、狭ビーム幅間隔で送受信
ビームをクロスレンジ方向に走査することにより広範囲
の画像を得ることを特徴とする。

【０００９】また、第２の発明による画像レーダ装置
は、電波を送受信するための複数のアンテナ素子と、上
記アンテナ素子に接続され送受信信号の位相をそれぞれ
個別に調整可能な複数の移相器と、上記アンテナ素子に
送信信号を出力する複数の送信機と、上記アンテナ素子
で受信した受信信号を得る複数の受信機と、上記送信機
に送信種信号を送出する出力周波数を変更可能な励振器
と、上記励振器の出力周波数を変化させる周波数制御器
と、上記受信機から出力される受信信号をアナログ−デ
ィジタル変換する複数のＡ／Ｄ変換器と、上記Ａ／Ｄ変
換器から得られる複数のディジタル受信信号を用いて、
ディジタルビーム形成を行い、受信ビームを所望方向に
所望形状で形成するディジタルビーム形成装置と、送受
信ビームをそれぞれ所望方向に所望形状で形成するため
に上記移相器に設定する位相量をそれぞれ算出し、上記
移相器に設定する位相制御装置と、上記ディジタルビー
ム形成装置及び上記位相制御装置に対して送受信ビーム
の形状及び方向を指示するビーム方向指示装置と、上記
ディジタルビーム形成装置から出力される受信ビームデ
ータにより受信ビーム内を２次元の画像情報に変換する
２次元画像化処理装置と、上記２次元画像化処理装置の
出力を表示する表示器とを備えた画像レーダ装置におい
て、上記２次元画像化処理装置を、上記受信機から得ら
れる受信信号を時間軸で分割し距離情報を得る距離検出
部と、目標までの距離と所望のクロスレンジ分解能から
出力周波数を決定し、上記周波数制御装置へ指示する周
波数決定部と、距離に対応して受信ビーム内の受信電力
強度を得る受信強度検出部と、２次元の画像情報を生成
する画像情報生成部とから構成し、レンジ方向にファン
ビームとなる送受信ビームを形成するように上記ビーム
方向指示装置により位相制御装置及びディジタルビーム
形成装置を制御し、上記周波数制御器により、上記励振
器の出力周波数を高周波化することにより送受信ビーム
を狭ビーム化することでクロスレンジ方向の分解能を確
保し、上記２次元画像化処理装置において時間軸を分割
することによりレンジ方向の分解能を確保し、狭ビーム
幅間隔で送受信ビームをクロスレンジ方向に走査するこ
とにより広範囲の画像を得ることを特徴とする。

【００１０】また、第３の発明による画像レーダ装置
は、第２の発明の画像レーダ装置のディジタルビーム形
成装置を、同時に複数の受信ビーム形成可能なマルチビ
ーム形成装置に置き換え、上記ビーム方向指示装置によ
り、レンジ方向にファンビームとなる受信ビームをクロ
スレンジ方向に複数形成し、その受信ビームを覆うよう
に送信ビームを形成したことを特徴とする。

【００１１】また、第４の発明による画像レーダ装置
は、電波を送受信するための複数のアンテナ素子と、送
受信信号の位相を調整するために上記アンテナ素子に接
続される複数の移相器と、上記アンテナ素子に送信信号
を出力する複数の送信機と、上記送信機に送信種信号を
送出する出力周波数を変更可能な励振器と、上記励振器
の出力周波数を変化させる周波数制御器と、上記アンテ
ナで受信した受信信号により和信号と差信号を合成する
モノパルス回路と、上記モノパルス回路に接続され、和
信号と差信号を得る受信機と、送受信ビームを所望の方
向に所望の形状で形成するために上記移相器に設定する
位相量を算出し、上記移相器に設定する位相制御装置
と、上記位相制御装置に対して送受信ビームの形状及び
方向を指示するビーム方向指示装置と、自機の高度を得
る高度情報装置と、上記受信機から出力される受信信号
と上記ビーム方向指示装置から出力されるビーム方向と
上記高度情報装置から得られる自機の高度情報とにより
受信ビーム内を３次元の画像情報に変換する３次元画像
化処理装置と、上記３次元画像化処理装置の出力する画
像情報により輝度または色調を変化させて表示する表示
器とを備えた画像レーダ装置において、上記３次元画像
化処理装置を、上記受信機から得られる受信信号を時間
軸で分割し距離情報を得る距離検出部と、上記距離検出
部から得られる距離情報と上記受信機から得られる和信
号と差信号とによりビーム指向方向からの角度差を得る
角度差検出部と、上記ビーム方向指示装置が指示するビ
ーム指向方向と上記高度情報装置から得られる自機の高
度情報と上記距離検出部から得られる距離情報と上記角
度差検出部から得られる角度差とにより目標の高度情報
を得る高度検出部と、目標までの距離と所望のクロスレ
ンジ分解能から出力周波数を決定し、上記周波数制御装
置へ指示する周波数決定部と、距離に対応して受信ビー
ム内の受信電力強度を得る受信強度検出部と、３次元の
画像情報を生成する画像情報生成部とから構成し、レン
ジ方向にファンビームとなる送受信ビームを形成するよ
うに上記ビーム方向指示装置により上記位相制御装置を
制御し、上記周波数制御器により、上記励振器の出力周
波数を高周波化することにより送受信ビームを狭ビーム
化することでクロスレンジ方向の分解能を確保し、上記
３次元画像化処理装置において時間軸を分割することに
よりレンジ方向の分解能を確保し、狭ビーム幅間隔で送
受信ビームをクロスレンジ方向に走査することにより広
範囲の画像を得ることを特徴とする。

【００１２】また、第５の発明による画像レーダ装置
は、電波を送受信するための複数のアンテナ素子と、上
記アンテナ素子に接続され送受信信号の位相をそれぞれ
個別に調整可能な複数の移相器と、上記アンテナ素子に
送信信号を出力する複数の送信機と、上記アンテナ素子
で受信した受信信号を得る複数の受信機と、上記送信機
に送信種信号を送出する出力周波数を変更可能な励振器
と、上記励振器の出力周波数を変化させる周波数制御器
と、上記受信機から出力される受信信号をアナログ−デ
ィジタル変換する複数のＡ／Ｄ変換器と、上記Ａ／Ｄ変
換器から得られる複数のディジタル受信信号を用いて、
ディジタルビーム形成を行い、受信ビームを所望方向に
所望形状で形成するディジタルビーム形成装置と、送受
信ビームをそれぞれ所望方向に所望形状で形成するため
に上記移相器に設定する位相量をそれぞれ算出し、上記
移相器に設定する位相制御装置と、上記ディジタルビー
ム形成装置及び上記位相制御装置に対して送受信ビーム
の形状及び方向を指示するビーム方向指示装置と、自機
の高度情報を得る高度情報装置と、上記ディジタルビー
ム形成装置から出力される受信ビームデータと上記ビー
ム方向指示装置から出力されるビーム方向と上記高度情
報装置から得られる自機の高度情報とにより受信ビーム
内を３次元の画像情報に変換する３次元画像化処理装置
と、上記３次元画像化処理装置の出力する画像情報によ
り輝度または色調を変化させて表示する表示器とを備え
た画像レーダ装置において、上記３次元画像化処理装置
を、上記ディジタルビーム形成装置から得られる受信信
号を時間軸で分割し距離情報を得る距離検出部と、上記
距離検出部から得られる距離情報と上記ディジタルビー
ム形成装置から得られる受信信号によりビーム指向方向
からの角度差を得る角度差検出部と、上記ビーム方向指
示装置が指示するビーム指向方向と上記高度情報装置か
ら得られる自機の高度情報と上記距離検出部から得られ
る距離情報と上記角度差検出部から得られる角度差とに
より目標の高度情報を得る高度検出部と、上記受信機か
ら得られる受信信号を時間軸で分割し距離情報を得る距
離検出部と、目標までの距離と所望のクロスレンジ分解
能から出力周波数を決定し、上記周波数制御装置へ指示
する周波数決定部と、距離に対応して受信ビーム内の受
信電力強度を得る受信強度検出部と、３次元の画像情報
を生成する画像情報生成部とから構成し、レンジ方向に
ファンビームとなる送信ビームとレンジ方向にファンビ
ームとなる和信号と差信号の受信ビームを形成するよう
に上記ビーム方向指示装置により上記位相制御装置及び
上記ディジタルビーム形成装置を制御し、上記周波数制
御器により、上記励振器の出力周波数を高周波化するこ
とにより送受信ビームを狭ビーム化することでクロスレ
ンジ方向の分解能を確保し、上記３次元画像化処理装置
において時間軸を分割することによりレンジ方向の分解
能を確保し、狭ビーム幅間隔で送受信ビームをクロスレ
ンジ方向に走査することにより広範囲の画像を得ること
を特徴とする。

【００１３】また、第６の発明による画像レーダ装置
は、第６の発明の画像レーダ装置のディジタルビーム形
成装置を、同時に複数の受信ビーム形成可能なマルチビ
ーム形成装置に置き換え、上記ビーム方向指示装置によ
り、レンジ方向にファンビームとなる和パターンと差パ
ターンの受信ビームをクロスレンジ方向に複数形成し、
その受信ビームを覆うように送信ビームを形成したこと
を特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１を示す画像レーダ装置の構成図である。
図１において、１は電波を送受信するアンテナ素子、２
は送受信信号の位相を調整する移相器、３は送受信を切
り替える送受信切替器、４は送信機、５は送信種信号を
出力する励振器、６は出力周波数を変化させる周波数制
御器、７はＲＦ合成回路、８は受信信号を得る受信機、
９は移相器を制御する位相制御装置、１０はビーム方向
指示装置、１１は２次元の画像情報を得る２次元画像化
処理装置、１２は表示器である。図２はこの発明の実施
の形態１の２次元画像化処理装置の構成図である。図２
において、１３は距離情報を得る距離検出部、１４は出
力周波数を決定する周波数決定部、１５は受信電力強度
を得る受信強度検出部と、１６は２次元画像情報を生成
する画像情報生成部である。図３はこの発明の実施の形
態１におけるビーム照射面と２次元画像化処理とビーム
走査の関係を説明するものである。図４はこの発明の実
施の形態１における分解能向上の原理を説明するもので
ある。

【００１５】次に動作について説明する。送信時におい
ては、励振器５から出力される送信種信号は送信機４に
おいて増幅され、送受切替器３を通り、移相器２によっ
て位相調整された後、アンテナ素子１から空間に放射さ
れる。また、受信時においては空間を伝搬してきた目標
からの反射電波はアンテナ素子１で受信され、移相器２
で位相調整された後、送受切替器３を通り、ＲＦ合成回
路７において合成され、受信機８で受信され、受信ビー
ムデータとなる。この際、送受信ビームの形状及び指向
は、ビーム方向指示装置１０により位相制御装置９を制
御し、位相制御装置９によって算出した位相量を移相器
２に設定することで可能となる。受信機８の出力する受
信ビームデータを２次元画像化処理装置１０内の距離検
出部１３において時間軸で分割し、目標までの距離Ｒを
検出する。その距離Ｒに応じて所望のクロスレンジ方向
の分解能を得るための出力周波数を周波数決定部１４に
おいて算出し、周波数制御器６へ指示する。周波数制御
器６は指示された周波数を出力するように励振器５を制
御する。所望のクロスレンジ方向の分解能をΔＢとする
と、周波数決定部１４においては“数３”に示す計算を
実施し、出力周波数を決定する。

【００１６】

【数３】

【００１７】そして、新たに励振器５から出力された送
信種信号による受信ビームデータを距離検出部１３にお
いて時間軸で分割し、目標までの距離Ｒを検出し、受信
強度検出部１５において、受信電力強度を検出する。目
標までの距離Ｒとその受信電力強度を画像情報として画
像情報生成部１６により生成する。生成された画像情報
を基にその受信強度を輝度に変化させて表示器１２にお
いて画像表示する。次に、送受信ビーム方向を狭ビーム
幅分クロスレンジ方向に走査するようにビーム方向指示
装置１０により指示することで隣の画像情報を得ること
が可能となる。図３はビーム照射面と２次元画像化処理
との関係を示したものであり、レンジ方向の分解能は時
間軸の分割により決定され、同一レンジにおけるクロス
レンジ方向の分解能はビームが照射する距離により決定
することになり、遠距離になるとビームが照射する面積
が大きくなるが、距離に対応した出力周波数を変化させ
ることにより同一レンジのクロスレンジ方向の分解能を
確保可能となる。上記の動作を繰り返すことにより広範
囲の画像を得ることが可能となる。

【００１８】出力周波数を決定するうえで必要となる目
標までの距離Ｒについては、ビームが照射される範囲内
のいずれの場合でも可能であるが、ビーム中心を基準と
した場合が平均的にみて最適である。

【００１９】また、受信ビームデータを時間軸で分割
し、同一レンジビンのデータを高速フーリエ変換するこ
とで周波数分析を行なうことにより、受信ビーム内のク
ロスレンジ方向の分解能をさらに向上させることが可能
である。図４に分解能向上の原理を示す。

【００２０】実施の形態２．図５は、この発明の実施の
形態２を示す画像レーダ装置の構成図である。図５にお
いて、１７は送受信信号をそれぞれ個別に調整可能な移
相器、１８は移相器を制御する位相制御装置、１９は受
信信号を得る受信機、２０はアナログ−ディジタル変換
するＡ／Ｄ変換器、２１はディジタルビーム形成装置、
２２はビーム方向指示器、その他の装置は上記実施の形
態１と全く同一のものである。

【００２１】次に動作について説明する。送信時におけ
る動作については、励振器５から出力される送信種信号
は送信機４において増幅され、送受切替器３を通り、移
相器１７によって位相調整された後、アンテナ素子１か
ら空間に放射される。また、受信時においては空間を伝
搬してきた目標からの反射電波はアンテナ素子１で受信
され、移相器１７及び送受切替器３を通り、受信機１９
で受信され、Ａ／Ｄ変換器２０によってディジタル信号
になる。このディジタル信号はディジタルビーム形成装
置２１により受信ビームデータとなる。この際、送受信
ビームの形状及び指向制御については、ビーム方向指示
装置２２により、位相制御装置１８を制御し、算出した
位相量を移相器１７に設定し、また、ディジタルビーム
形成装置１９を制御することで可能となる。受信ビーム
形成をディジタルビーム形成装置１９のみで実施する場
合には、移相器１７における位相調整量をなくすること
で可能となる。出力周波数を決定する動作については、
上記実施の形態１と同じである。

【００２２】そして、新たに励振器５から出力された送
信種信号による受信ビームデータによって、画像情報を
生成し、表示する動作については、上記実施の形態１と
同じである。次に、送受信ビーム方向を狭ビーム幅分ク
ロスレンジ方向に走査するようにビーム方向指示装置２
２により指示することで隣の画像情報を得ることが可能
となる。上記の動作を繰り返すことにより広範囲の画像
を得ることが可能となる。

【００２３】実施の形態３．図６は、この発明の実施の
形態３を示す画像レーダ装置の構成図である。図６にお
いて、２３はマルチビーム形成装置、２４は２次元画像
化処理装置、その他の装置は上記実施の形態２と全く同
一のものである。図７はこの発明の実施の形態３の２次
元画像化処理装置の構成図である。図７において、装置
は上記実施の形態２と全く同一のものである。図８はこ
の発明の実施の形態３における送受信ビームとその照射
面の関係を説明するものである。

【００２４】次に動作について説明する。送信時におけ
る動作については、実施の形態２と同じである。受信時
においては空間を伝搬してきた目標からの反射電波はア
ンテナ素子１で受信され、移相器１７及び送受切替器３
を通り、受信機１９で受信され、Ａ／Ｄ変換器２０によ
ってディジタル信号になる。このディジタル信号はマル
チビーム形成装置２３により複数の受信ビームデータと
なる。この際、送受信ビームの形状及び指向制御につい
ては、ビーム方向指示装置２２により、位相制御装置１
８を制御し、算出した位相量を移相器１７に設定し、ま
た、マルチビーム形成装置を制御することで可能とな
る。受信ビーム形成をディジタルビーム形成装置１０の
みで実施する場合には、移相器１７における位相調整量
をなくすることで可能となる。マルチビーム形成装置２
３の出力する複数の受信ビームデータの中のひとつを２
次元画像化処理装置２４内の距離検出部１３において時
間軸で分割し、目標までの距離Ｒを検出する。その距離
Ｒに応じて所望のクロスレンジ方向の分解能を得るため
の出力周波数を周波数決定部１４において算出し、周波
数制御器６へ指示する。周波数制御器６は指示された周
波数を出力するように励振器５を制御する。周波数決定
部１４における出力周波数の算出については、上記実施
の形態１と同じである。

【００２５】そして、新たに励振器５から出力された送
信種信号による複数の受信ビームデータを複数の距離検
出部１３それぞれにおいて時間軸で分割し、目標までの
距離Ｒを検出し、複数の受信強度検出部１５それぞれに
おいて、受信電力強度を検出する。目標までの距離Ｒと
その受信電力強度を画像情報として画像情報生成部１６
により生成する。生成された画像情報を基にその受信強
度を輝度に変化させて表示器１２において画像表示す
る。この時、受信ビームを狭ビーム幅分ずらしてクロス
レンジ方向に複数形成し、送信ビームを上記複数の受信
ビームを覆うようにビーム方向指示装置２２により指示
することで広範囲の画像を得る時間を短縮することが可
能となる。図８に送受信ビームとその照射面の関係を示
す。

【００２６】出力周波数を決定するうえで必要となる目
標までの距離Ｒについては、複数の受信ビームのいずれ
の場合でも可能であるが、中央のビームにおけるビーム
中心を基準とした場合が平均的にみて最適であることは
自明である。

【００２７】実施の形態４．図９は、この発明の実施の
形態４を示す画像レーダ装置の構成図である。図９にお
いて、２５は和信号と差信号を合成するモノパルス回
路、２６は和信号と差信号を得る受信機、２７は自機の
高度を得る高度情報装置、２８は３次元の画像情報を得
る３次元画像化処理装置、２９は表示器、その他の装置
は上記実施の形態１と全く同一のものである。図１０は
この発明の実施の形態４の３次元画像化処理装置の構成
図である。図１０において、３０は和信号と差信号から
角度差を検出する角度差検出部、３１は目標の高度を得
る高度検出部、３２は３次元の画像情報を生成する画像
情報生成部、その他の装置は上記実施の形態１と全く同
一のものである。図１１はこの発明の実施の形態４にお
ける角度差検出の原理を説明するものである。図１２は
この発明の実施の形態４における高度検出の原理を説明
するものである。

【００２８】次に動作について説明する。送信時におけ
る動作については、実施の形態１と同じである。また、
受信時においては空間を伝搬してきた目標からの反射電
波はアンテナ素子１で受信され、移相器２で位相調整さ
れた後、送受切替器３を通り、モノパルス回路２５にお
いて和信号と差信号に合成され、受信機２６で受信さ
れ、受信の和ビームデータと差ビームデータとなる。こ
の際、送受信ビームの形状及び指向制御は、ビーム方向
指示装置１０により位相制御装置９を制御し、位相制御
装置９によって算出した位相量を移相器２に設定するこ
とで可能となる。受信機２４の出力する受信ビームデー
タを３次元画像化処理装置２８内の距離検出部１３にお
いて時間軸で分割し、目標までの距離Ｒを検出する。そ
の距離Ｒに応じて所望のクロスレンジ方向の分解能を得
るための出力周波数を周波数決定部１４において算出
し、周波数制御器６へ指示する。周波数制御器６は指示
された周波数を出力するように励振器５を制御する。周
波数決定部１４における出力周波数算出については、上
記実施の形態１と同じである。

【００２９】そして、新たに励振器５から出力された送
信種信号による受信の和ビームデータを距離検出部１３
において時間軸で分割し、目標までの距離Ｒを検出す
る。また、高度情報装置２７から得られる自機の高度情
報とビーム方向指示装置１０から得られるビーム指向方
向と距離検出部１３より得られる距離情報により、高度
検出部３１においてビーム指向方向のビーム中心の目標
の高度情報が得られる。ビーム中心の目標の高度の算出
式を“数４”に示す。

【００３０】

【数４】

【００３１】また、角度差検出部３０において、距離検
出部１３で得られた距離における受信の和ビームデータ
及び差ビームデータの比をとることにより、その距離で
の目標のビーム指向方向のビーム中心からのずれ角が得
られる。図１１に角度差検出の原理説明を示す。高度検
出部３１において、ビーム指向方向と目標までの距離と
ビーム指向方向のビーム中心からのずれ角により、目標
の高度が得られる。目標の高度の算出式を“数５”に示
す。図１２に高度検出の原理説明を示す。

【００３２】

【数５】

【００３３】そして、強度検出部１５において、受信電
力強度を検出する。目標までの距離Ｒと高度とその受信
電力強度を画像情報として画像情報生成部３２により生
成する。生成された画像情報を基にその受信強度及び高
度を輝度に変化させて表示器２９において画像表示す
る。次に、送受信ビーム方向を狭ビーム幅分クロスレン
ジ方向に走査するようにビーム方向指示装置１０により
指示することで隣の画像情報を得ることが可能となる。
上記の動作を繰り返すことにより広範囲の画像を得るこ
とが可能となる。

【００３４】実施の形態５．図１３は、この発明の実施
の形態５を示す画像レーダ装置の構成図である。図１３
において、３３はディジタルビーム形成装置、その他の
装置は上記実施の形態１及び上記実施の形態４と全く同
一のものである。図１４はこの発明の実施の形態５にお
ける和信号と差信号の受信ビームデータの形成方法を説
明するものである。

【００３５】次に動作について説明する。送信時におけ
る動作については、実施の形態２と同じである。受信時
においては空間を伝搬してきた目標からの反射電波はア
ンテナ素子１で受信され、移相器１７及び送受切替器３
を通り、受信機１９で受信され、Ａ／Ｄ変換器２０によ
ってディジタル信号になる。このディジタル信号はディ
ジタルビーム形成装置３３により和信号と差信号の受信
ビームデータとなる。この際、送受信ビームの形状及び
指向制御については、ビーム方向指示装置２２により、
位相制御装置１８を制御し、算出した位相量を移相器１
７に設定し、また、マルチビーム形成装置を制御するこ
とで可能となる。受信ビーム形成をディジタルビーム形
成装置３３のみで実施する場合には、移相器１７におけ
る位相調整量をなくすることで可能となる。ディジタル
ビーム形成装置３３の出力する和信号の受信ビームデー
タを３次元画像化処理装置２８内の距離検出部１３にお
いて時間軸で分割し、目標までの距離Ｒを検出する。そ
の距離Ｒに応じて所望のクロスレンジ方向の分解能を得
るための出力周波数を周波数決定部１４において算出
し、周波数制御器６へ指示する。周波数制御器６は指示
された周波数を出力するように励振器５を制御する。周
波数決定部１４における出力周波数算出については、上
記実施の形態１と同じである。

【００３６】そして、新たに励振器５から出力された送
信種信号による受信ビームデータによって、画像情報を
生成し、表示する動作については、上記実施の形態４と
同じである。次に、送受信ビーム方向を狭ビーム幅分ク
ロスレンジ方向に走査するようにビーム方向指示装置１
０により指示することで隣の画像情報を得ることが可能
となる。上記の動作を繰り返すことにより広範囲の画像
を得ることが可能となる。

【００３７】図１４に、ディジタルビーム形成装置３３
における和信号と差信号の受信ビームデータの形成方法
を示す。ビーム形状として和信号及び差信号の受信ビー
ムを形成することも可能であり、レンジ方向に方向の異
なる２つの和信号の受信ビームより和信号及び差信号の
受信ビームを形成することも可能である。

【００３８】実施の形態６．図１５は、この発明の実施
の形態６を示す画像レーダ装置の構成図である。図１５
において、３４は３次元画像化処理装置、その他の装置
は上記実施の形態３及び上記実施の形態４と全く同一の
ものである。図１６はこの発明の実施の形態６の３次元
画像化処理装置の構成図である。図１６において、装置
は上記実施の形態４と全く同一のものである。

【００３９】次に動作について説明する。送信時におけ
る動作については、実施の形態２と同じである。受信時
においては空間を伝搬してきた目標からの反射電波はア
ンテナ素子１で受信され、移相器１７及び送受切替器３
を通り、受信機１９で受信され、Ａ／Ｄ変換器２０によ
ってディジタル信号になる。このディジタル信号はマル
チビーム形成装置２３により複数の受信ビームデータと
なる。この際、送受信ビームの形状及び指向制御につい
ては、ビーム方向指示装置２２により、位相制御装置１
８を制御し、算出した位相量を移相器１７に設定し、ま
た、マルチビーム形成装置を制御することで可能とな
る。受信ビーム形成をディジタルビーム形成装置１９の
みで実施する場合には、移相器１７における位相調整量
をなくすることで可能となる。ディジタルビーム形成装
置３３の出力する和信号の受信ビームデータを３次元画
像化処理装置３４内の距離検出部１３において時間軸で
分割し、目標までの距離Ｒを検出する。その距離Ｒに応
じて所望のクロスレンジ方向の分解能を得るための出力
周波数を周波数決定部１４において算出し、周波数制御
器６へ指示する。周波数制御器６は指示された周波数を
出力するように励振器５を制御する。周波数決定部１４
における出力周波数算出については、上記実施の形態１
と同じである。

【００４０】そして、新たに励振器５から出力された送
信種信号による複数の和信号の受信ビームデータを複数
の距離検出部１３それぞれにおいて時間軸で分割し、目
標までの距離Ｒを検出する。また、高度情報装置２７か
ら得られる自機の高度情報とビーム方向指示装置１０か
ら得られるビーム指向方向と距離検出部１３より得られ
る距離情報により、複数の高度検出部３１それぞれにお
いてビーム指向方向のビーム中心の目標の高度情報が得
られる。また、複数の角度差検出部３０それぞれにおい
て、複数の距離検出部１３それぞれで得られた距離にお
ける受信の和ビームデータ及び差ビームデータの比をと
ることにより、その距離での目標のビーム指向方向のビ
ーム中心からのずれ角がそれぞれ得られる。複数の高度
検出部３１それぞれにおいて、ビーム指向方向と目標ま
での距離とビーム指向方向のビーム中心からのずれ角に
より、目標の高度がそれぞれ得られる。複数の強度検出
部１５それぞれにおいて、受信電力強度を検出する。目
標までの距離Ｒと高度とその受信電力強度を画像情報と
して画像情報生成部３２により生成する。生成された画
像情報を基にその受信強度及び高度を輝度に変化させて
表示器２９において画像表示する。この時、受信ビーム
を狭ビーム幅分ずらしてクロスレンジ方向に複数形成
し、送信ビームを上記複数の受信ビームを覆うようにビ
ーム方向指示装置２２により指示することで広範囲の画
像を得る時間を短縮することが可能となる。

【００４１】

【発明の効果】以上このように第１の発明の画像レーダ
装置によれば、出力周波数を制御することにより、距離
によらずにクロスレンジ方向の分解能を確保することが
できる。

【００４２】また、第２の発明の画像レーダ装置によれ
ば、ディジタルビーム形成装置を用いることにより、デ
ィジタルでの受信ビーム形成方式でも距離によらずにク
ロスレンジ方向の分解能を確保することができる。

【００４３】また、第３の発明の画像レーダ装置によれ
ば、マルチビーム形成装置を用いることにより、分解能
を劣化させることなく、広範囲の画像情報を取得する時
間を短縮できる。

【００４４】また、第４の発明の画像レーダ装置によれ
ば、高度情報を得ることにより、３次元の画像情報を取
得することができる。

【００４５】また、第５の発明の画像レーダ装置によれ
ば、ディジタルビーム形成装置を用いることにより、デ
ィジタルでの受信ビーム形成方式でも高度情報を得るこ
とにより、３次元の画像情報を取得することができる。

【００４６】また、第６の発明の画像レーダ装置によれ
ば、マルチビーム形成装置を用いることにより、分解能
を劣化させることなく、広範囲の３次元の画像情報を取
得する時間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１を示す画像レーダ装
置の構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態１の２次元画像化処理
装置の構成図である。

【図３】 この発明の実施の形態１におけるビーム照射
面と２次元画像化処理とビーム走査の関係を示す図であ
る。

【図４】 この発明の実施の形態１における分解能向上
の原理を示す図である。

【図５】 この発明の実施の形態２を示す画像レーダ装
置の構成図である。

【図６】 この発明の実施の形態３を示す画像レーダ装
置の構成図である。

【図７】 この発明の実施の形態３の２次元画像化処理
装置の構成図である。

【図８】 この発明の実施の形態３における送受信ビー
ムとその照射面の関係を示すものである。

【図９】 この発明の実施の形態４を示す画像レーダ装
置の構成図である。

【図１０】 この発明の実施の形態４の３次元画像化処
理装置の構成図である。

【図１１】 この発明の実施の形態４における角度差検
出の原理を示すものである。

【図１２】 この発明の実施の形態４における高度検出
の原理を示すものである。

【図１３】 この発明の実施の形態５を示す画像レーダ
装置の構成図である。

【図１４】 この発明の実施の形態５における和信号と
差信号の受信ビームデータの形成方法を示すものであ
る。

【図１５】 この発明の実施の形態６を示す画像レーダ
装置の構成図である。

【図１６】 この発明の実施の形態６の３次元画像化処
理装置の構成図である。

【図１７】 従来の画像レーダ装置の構成例を示したも
のである。

【図１８】 従来の画像レーダ装置のビーム照射面と２
次元画像化処理との関係を示したものである。

【符号の説明】

１ アンテナ素子、２ 移相器、３ 送信切替器、４
送信機、５ 励振器、６ 周波数制御器、７ ＲＦ合成
回路、８ 受信機、９ ビーム制御装置、１０ビーム方
向指示装置、１１ ２次元画像化処理装置、１２ 表示
器、１３ 距離検出部、１４ 周波数決定部、１５ 受
信強度検出部、１６ 画像情報生成部、１７ 移相器、
１８ 位相制御装置、１９ 受信機、２０ Ａ／Ｄ変換
器、２１ ディジタルビーム形成装置、２２ ビーム方
向指示装置、２３ マルチビーム形成装置、２４ ２次
元画像化処理装置、２５ モノパルス回路、２６ 受信
機、２７ 高度情報装置、２８ ３次元画像化処理装
置、２９ 表示器、３０角度検出部、３１ 高度検出
部、３２ 画像情報生成部、３３ ディジタルビーム形
成装置、３４ ３次元画像化処理装置。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電波を送受信するための複数のアンテナ
   素子と、送受信信号の位相を調整するために上記アンテ
   ナ素子に接続される複数の移相器と、上記アンテナ素子
   に送信信号を出力する複数の送信機と、上記送信機に送
   信種信号を送出する出力周波数を変更可能な励振器と、
   上記励振器の出力周波数を変化させる周波数制御器と、
   上記アンテナで受信した受信信号を合成するＲＦ合成回
   路と、上記ＲＦ合成回路に接続され、合成された受信信
   号を得る受信機と、送受信ビームを所望の方向に所望の
   形状で形成するために上記移相器に設定する位相量を算
   出し、上記移相器に設定する位相制御装置と、上記位相
   制御装置に対して送受信ビームの形状及び方向を指示す
   るビーム方向指示装置と、上記受信機から出力される受
   信信号により受信ビーム内を２次元の画像情報に変換す
   る２次元画像化処理装置と、上記２次元画像化処理装置
   の出力する画像情報により輝度を変化させて表示する表
   示器とを備えた画像レーダ装置において、上記２次元画
   像化処理装置を、上記受信機から得られる受信信号を時
   間軸で分割し距離情報を得る距離検出部と、目標までの
   距離と所望のクロスレンジ分解能から出力周波数を決定
   し、上記周波数制御装置へ指示する周波数決定部とを備
   えたことを特徴とする画像レーダ装置。
2. 【請求項２】 電波を送受信するための複数のアンテナ
   素子と、上記アンテナ素子に接続され送受信信号の位相
   をそれぞれ個別に調整可能な複数の移相器と、上記アン
   テナ素子に送信信号を出力する複数の送信機と、上記ア
   ンテナ素子で受信した受信信号を得る複数の受信機と、
   上記送信機に送信種信号を送出する出力周波数を変更可
   能な励振器と、上記励振器の出力周波数を変化させる周
   波数制御器と、上記受信機から出力される受信信号をア
   ナログ−ディジタル変換する複数のＡ／Ｄ変換器と、上
   記Ａ／Ｄ変換器から得られる複数のディジタル受信信号
   を用いて、ディジタルビーム形成を行い、受信ビームを
   所望方向に所望形状で形成するディジタルビーム形成装
   置と、送受信ビームをそれぞれ所望方向に所望形状で形
   成するために上記移相器に設定する位相量をそれぞれ算
   出し、上記移相器に設定する位相制御装置と、上記ディ
   ジタルビーム形成装置及び上記位相制御装置に対して送
   受信ビームの形状及び方向を指示するビーム方向指示装
   置と、上記ディジタルビーム形成装置から出力される受
   信ビームデータにより受信ビーム内を２次元の画像情報
   に変換する２次元画像化処理装置と、上記２次元画像化
   処理装置の出力を表示する表示器とを備えた画像レーダ
   装置において、上記２次元画像化処理装置を、上記受信
   機から得られる受信信号を時間軸で分割し距離情報を得
   る距離検出部と、目標までの距離と所望のクロスレンジ
   分解能から出力周波数を決定し、上記周波数制御装置へ
   指示する周波数決定部とで構成したことを特徴とする画
   像レーダ装置。
3. 【請求項３】 上記ディジタルビーム形成装置を、同時
   に複数の受信ビーム形成可能なマルチビーム形成装置で
   構成し、上記ビーム方向指示装置により、レンジ方向に
   ファンビームとなる受信ビームをクロスレンジ方向に複
   数形成し、その複数の受信ビームを覆うように送信ビー
   ムを形成したことを特徴とする請求項２記載の画像レー
   ダ装置。
4. 【請求項４】 電波を送受信するための複数のアンテナ
   素子と、送受信信号の位相を調整するために上記アンテ
   ナ素子に接続される複数の移相器と、上記アンテナ素子
   に送信信号を出力する複数の送信機と、上記送信機に送
   信種信号を送出する出力周波数を変更可能な励振器と、
   上記励振器の出力周波数を変化させる周波数制御器と、
   上記アンテナで受信した受信信号により和信号と差信号
   を合成するモノパルス回路と、上記モノパルス回路に接
   続され、和信号と差信号を得る受信機と、送受信ビーム
   を所望の方向に所望の形状で形成するために上記移相器
   に設定する位相量を算出し、上記移相器に設定する位相
   制御装置と、上記位相制御装置に対して送受信ビームの
   形状及び方向を指示するビーム方向指示装置と、自機の
   高度を得る高度情報装置と、上記受信機から出力される
   受信信号と上記ビーム方向指示装置から出力されるビー
   ム方向と上記高度情報装置から得られる自機の高度情報
   とにより受信ビーム内を３次元の画像情報に変換する３
   次元画像化処理装置と、上記３次元画像化処理装置の出
   力する画像情報により輝度または色調を変化させて表示
   する表示器とを備えた画像レーダ装置において、上記３
   次元画像化処理装置を、上記受信機から得られる受信信
   号を時間軸で分割し距離情報を得る距離検出部と、上記
   距離検出部から得られる距離情報と上記受信機から得ら
   れる和信号と差信号とによりビーム指向方向からの角度
   差を得る角度差検出部と、上記ビーム方向指示装置が指
   示するビーム指向方向と上記高度情報装置から得られる
   自機の高度情報と上記距離検出部から得られる距離情報
   と上記角度差検出部から得られる角度差とにより目標の
   高度情報を得る高度検出部と、目標までの距離と所望の
   クロスレンジ分解能から出力周波数を決定し、上記周波
   数制御装置へ指示する周波数決定部とで構成したことを
   特徴とする画像レーダ装置。
5. 【請求項５】 電波を送受信するための複数のアンテナ
   素子と、上記アンテナ素子に接続され送受信信号の位相
   をそれぞれ個別に調整可能な複数の移相器と、上記アン
   テナ素子に送信信号を出力する複数の送信機と、上記ア
   ンテナ素子で受信した受信信号を得る複数の受信機と、
   上記送信機に送信種信号を送出する出力周波数を変更可
   能な励振器と、上記励振器の出力周波数を変化させる周
   波数制御器と、上記受信機から出力される受信信号をア
   ナログ−ディジタル変換する複数のＡ／Ｄ変換器と、上
   記Ａ／Ｄ変換器から得られる複数のディジタル受信信号
   を用いて、ディジタルビーム形成を行い、受信ビームを
   所望方向に所望形状で形成するディジタルビーム形成装
   置と、送受信ビームをそれぞれ所望方向に所望形状で形
   成するために上記移相器に設定する位相量をそれぞれ算
   出し、上記移相器に設定する位相制御装置と、上記ディ
   ジタルビーム形成装置及び上記位相制御装置に対して送
   受信ビームの形状及び方向を指示するビーム方向指示装
   置と、自機の高度情報を得る高度情報装置と、上記ディ
   ジタルビーム形成装置から出力される受信ビームデータ
   と上記ビーム方向指示装置から出力されるビーム方向と
   上記高度情報装置から得られる自機の高度情報とにより
   受信ビーム内を３次元の画像情報に変換する３次元画像
   化処理装置と、上記３次元画像化処理装置の出力する画
   像情報により輝度または色調を変化させて表示する表示
   器とを備えた画像レーダ装置において、上記３次元画像
   化処理装置を、上記ディジタルビーム形成装置から得ら
   れる受信信号を時間軸で分割し距離情報を得る距離検出
   部と、上記距離検出部から得られる距離情報と上記ディ
   ジタルビーム形成装置から得られる受信信号によりビー
   ム指向方向からの角度差を得る角度差検出部と、上記ビ
   ーム方向指示装置が指示するビーム指向方向と上記高度
   情報装置から得られる自機の高度情報と上記距離検出部
   から得られる距離情報と上記角度差検出部から得られる
   角度差とにより目標の高度情報を得る高度検出部と、上
   記受信機から得られる受信信号を時間軸で分割し距離情
   報を得る距離検出部と、目標までの距離と所望のクロス
   レンジ分解能から出力周波数を決定し、上記周波数制御
   装置へ指示する周波数決定部とで構成したことを特徴と
   する画像レーダ装置。
6. 【請求項６】 上記ディジタルビーム形成装置を、同時
   に複数の受信ビーム形成可能なマルチビーム形成装置に
   より構成し、上記ビーム方向指示装置により、レンジ方
   向にファンビームとなる和パターンと差パターンの受信
   ビームをクロスレンジ方向に複数形成し、その複数の受
   信ビームを覆うように送信ビームを形成したことを特徴
   とする請求項５記載の画像レーダ装置。