JP2003107149A

JP2003107149A - レーダ装置

Info

Publication number: JP2003107149A
Application number: JP2001302896A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Kawada; 靖彦川和田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】流氷や流木、あるいは浮遊機雷等のように水
面に浮遊する小目標（目標物）を的確に探知できるレー
ダ装置を提供する。【解決手段】レーダビーム走査のスキャン間積分（３
１）により目標物を検出する際、スキャン走査の間に、
目標物Ｔが距離方向に移動するパターンを予め予測し、
その移動を相殺するように距離補正するための距離補正
データを目標運動補正値テーブル４に格納する。距離補
正回路３３はスキャン毎に、対応する距離補正データを
読み出して距離補正を行うので、スキャン間積分回路３
１は、目標物Ｔを同一距離セル内で積分することができ
る。従って、目標検出回路６は的確に目標物Ｔを検出し
て表示器７に表示することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、海上等の水面上に
浮遊する小目標を捜索するのに好適なレーダ装置の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】流木や流氷、あるいは浮遊機雷、さらに
は投棄されたドラム缶等が海上等に浮遊していると、船
舶等の安全かつ円滑な航行に支障となるので、これら障
害物の存在を速やかに探知して、回収排除するかあるい
は衝突を回避した航行が行われる。

【０００３】海上等の広い領域で、障害物である比較的
小さなこれら浮遊物は、監視員の目視による探知やレー
ダ装置による捜索探知が行われる。

【０００４】レーダ装置が、これら海面等に浮遊する小
目標を探知しようとすると、小さな目標物からのレーダ
反射信号が海面クラッタに埋もれてしまい、的確に探知
できないことがある。

【０００５】図８（ａ）は、レーダ装置１からのレーダ
ビームが方位（θ）方向へ走査しつつ、水面上に浮遊す
る小さな目標物Ｔからの反射信号を受信する様子を示し
た平面図である。

【０００６】海面クラッタの中から小さな目標物Ｔを抽
出するために、レーダ装置１における距離分解能を高
め、海面へのレーダ照射面積を小さくすることで、クラ
ッタ電力全体の低減化を図るとともに、複数回にわたる
スキャン間積分による目標検出が行われている。従っ
て、レーダ装置１では距離（レンジ）セルｒのストレッ
チ幅をできるだけ小さくして、信号対クラッタ（Ｓ／
Ｃ）比の改善が図られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、流木や
浮遊機雷等の小さな目標物は、レーダ装置におけるスキ
ャン間積分により検出されるが、これらの小さな目標物
は、水面上で浮遊するため、波のうねりを受けて複雑な
往復運動を行っていることが多い。

【０００８】図８（ｂ）は、波のうねりにより、目標物
Ｔが距離（レンジ）方向に複雑に運動していて、その目
標物Ｔのレーダ反射信号をスキャン間積分する様子を示
したものである。

【０００９】すなわち、図８（ｂ）は、レーダ探知距離
を横軸に、各スキャンＰ１〜Ｐ８位置を縦軸に示し、水
面上に浮遊する目標物Ｔからの反射信号Ｍを示したもの
で、数秒間にわたる各スキャンＰ１〜Ｐ８により検出さ
れる目標物Ｔからの反射信号Ｍの位置は、波のうねりに
より距離方向に変化する。

【００１０】そのため図８（ｃ）に示すように、スキャ
ン間積分を行っても、目標検出のために予め設定された
閾値Ｌの振幅レベルに達せず、目標物Ｔを的確に検出で
きないという問題があった。なお、図８（ｂ）は、紙面
方向には振幅値を示すものとする。

【００１１】このように、波のうねりの影響を受け、目
標反射信号Ｍが、複数の距離セルにわたって変化し、ス
キャン間積分において適切な積み上げが行われなくなる
ので、これを回避しようとして距離セルｒのストレッチ
（拡大）を行なった場合は、Ｓ／Ｃ比が低下してしま
い、同様に検出確率が低下するので何らかの対応が要望
されていた。

【００１２】そこで本発明は、波のうねりの影響を排除
し、距離方向に複雑に運動する浮遊目標物を的確に探知
し得るレーダ装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
るために、本発明のレーダ装置は、方位方向へのレーダ
ビーム走査により、水面上に浮遊する目標物からの反射
信号を複数回にわたり受信する送受信手段と、この送受
信手段を介して受信された前記反射信号の距離補正を行
う距離補正回路と、前記水面上に浮遊する目標物の予測
運動パターンを予め記憶し、その予測運動パターンに対
応した距離補正データを前記距離補正回路に供給する目
標運動補正値テーブルと、前記距離補正回路において距
離補正された前記反射信号を積分するスキャン間積分回
路とを具備することを特徴とする。

【００１４】このように、本発明のレーダ装置は、水面
の予測運動のパターンに対応した距離補正データを有
し、距離補正回路は、目標反射信号に対し、その距離補
正データに基づく距離補正を行ってスキャン間積分回路
に供給するので、スキャン間積分回路は、目標反射信号
が存在する距離セルを距離方向に一致させた積分が可能
となり、目標物を良好な信号対クラッタ（Ｓ／Ｃ）比の
もとで的確に検出することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるレーダ装置の
一実施の形態を図１ないし図７を参照して詳細に説明す
る。なお、図８に示した従来の構成と同一構成には同一
符号を付して、詳細な説明は省略する。

【００１６】図１は本発明によるレーダ装置の第１の実
施の形態を示した構成図で、アンテナ１は、レーダ送受
信機２からのパルスレーダ波を送信し、目標物Ｔからの
反射波を受信する。

【００１７】ここで、アンテナ１及びレーダ送受信機２
は固定して設置されているものとし、図２（ａ）に示す
ように、アンテナ１及びレーダ送受信機２は、方位
（θ）方向へレーダビームを走査しつつ、ビーム番号Ｐ
１〜Ｐ８の順で、複数回のスキャンにより、水面上に浮
遊する目標物Ｔからの反射信号Ｍを受信する。

【００１８】レーダ送受信機２は、反射信号Ｍを含む受
信レーダビデオ信号を増幅検波し、目標値演算部３のス
キャン間積分回路３１に供給する。

【００１９】目標値演算部３は、スキャン間積分回路３
１と、ウェイト回路３２と、距離（レンジ）補正回路３
３とにより構成されている。

【００２０】スキャン間積分回路３１は、１スキャン毎
にレーダ送受信機２から供給された目標反射信号を順次
ウェイト回路３２に供給し、ここで例えば探知距離に対
応したウェイトデータを目標反射信号に乗算した後、距
離補正回路３３に供給される。

【００２１】距離補正回路３３には、目標運動補正値テ
ーブル４が接続されている。

【００２２】目標物Ｔが例えば海面上に浮遊するとき、
海面の波は、そのときどきの気象条件等によって上下左
右等に多様かつ複雑な動きをする。海面等の波は、海上
面に吹く風の向きや強さ等、そのときどきの気象条件に
よって多様かつ大小様々に変化しする。

【００２３】従って、浮遊する目標物Ｔは、その波の動
きに伴い、特に距離方向に多様な運動を行うことが予想
されるが、目標運動補正値テーブル４には、その予測さ
れる目標物Ｔの運動パターンに対応し、その距離方向へ
の変化を相殺するように補正して、スキャン間積分の間
に受信される目標物Ｔの反射信号Ｍが一定の距離位置に
揃えることができる距離補正データ（係数）が記憶され
ている。

【００２４】図３（ａ）は、予測される距離方向への波
の動きのパターン例を示したものである。

【００２５】海流等が格別無い状態において、少なくと
もスキャン間積分が行われる数秒間の時間内で見れば、
波はサイクリックに往復動作を行っていると見做すこと
ができ、図３（ａ）に示した例では、符号（イ）のパタ
ーンの軌跡は距離方向に直線往復運動を行っている状態
を示し、符号（ロ）は距離方向に往復動を行っている状
態、符号（ハ）は距離方向には変化がない状態、また符
号（ニ）は、符号（ロ）の反対向きに距離方向に往復動
を行っている状態の各軌跡を示したものである。

【００２６】そこで、目標運動補正値テーブル４には、
レーダ走査ビームのスキャン過程で、目標物Ｔが距離方
向に位置変化する長さを相殺するように補正される距離
補正データが各軌跡に対応して記憶されている。

【００２７】すなわち、例えば図３（ａ）の符号（ニ）
に示した動き（軌跡）の目標物Ｔに対しては、これを相
殺する図３（ｂ）に示す軌跡の距離補正データ（係数）
が目標運動補正値テーブル４に予め記憶されている。

【００２８】従って、レーダ装置が目標物Ｔを捜索して
探知する際に、目標物Ｔの距離方向の運動パターンに対
応した距離補正データが、目標運動補正値テーブル４か
らセレクタ５によって選択されて読み出され、補正回路
３３に供給される。

【００２９】距離補正回路３３は、ウェイト回路３２か
ら順次供給されるビーム番号Ｐ１〜Ｐ８の反射信号に対
し、距離補正データに基づく係数乗算により、スキャン
データを生成して、都度、スキャン間積分回路３１に供
給する。

【００３０】すなわち、図２に示すようなレーダ走査の
スキャンにより、図４（ａ）に示すように、距離方向に
変化する目標信号Ｍがレーダ送受信機２から順次得られ
たとき、セレクタ５は、図４（ｂ）に示すようにそのと
きの目標物Ｔの距離方向の動き相殺する軌跡の距離補正
データが目標運動補正値テーブル４から選択され、各ス
キャンにおける距離補正が行われる。

【００３１】従って、図４（ｃ）に示すように、目標信
号Ｍは、距離補正により一定の距離セル上に一致したス
キャン間積分が行われ、閾値Ｌを越えた目標信号が得ら
れる。

【００３２】スキャン間積分された目標反射信号は、目
標検出回路６に供給され、ここでスキャン間積分の目標
信号から所定検出閾値Ｌ以上の目標反射信号として検出
され、表示器７に供給表示される。

【００３３】このように、この第１の実施の形態では、
スキャン間積分回路３１において、ビーム走査により順
次受信供給されるレーダビデオ信号が、距離補正されて
供給されるので、目標物Ｔからの反射信号Ｍの含まれる
受信位置（距離セル）が揃った状態で積分されるので、
浮遊する目標物Ｔの位置が波の運動で変化しても、目標
検出回路６で的確に検出することができ、目標物Ｔを外
す確率は大幅に低減される。

【００３４】図５は、この発明のレーダ装置の第２の実
施の形態を示す構成図である。なお、図５において、図
１と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略す
る。

【００３５】すなわち、この第２の実施の形態では、レ
ーダ送受信機２からの受信レーダビデオ信号を所定スキ
ャン数分記憶して目標値演算部３に供給するメモリ８１
と、目標値演算部３の出力を所定スキャン数分記憶して
目標検出回路６に供給するメモリ８２とを有し、これら
メモリ８１，８２をコントローラ８３が制御するように
構成されている。

【００３６】また、コントローラ８３は、第１の実施の
形態のセレクタ５に代えて目標運動補正値テーブル４を
制御し、所定スキャン数周期で異なった距離補正データ
を切替え選択して、距離補正回路３３に供給するように
構成されている。

【００３７】メモリ８１は、受信レーダビデオ信号を１
スキャン毎に順次導入し記憶する。このメモリ８１に記
憶された受信レーダビデオ信号は、コントローラ８３の
指示により所定スキャン数分記憶された時点で、１スキ
ャンづつ読み出され、目標演算部３のスキャン間積分回
路３１に供給される。

【００３８】メモリ８２は、目標値演算部３のスキャン
間積分回路３１からの出力信号を１スキャン毎に順次記
憶し、このメモリ８２に記憶された出力信号は、コント
ローラ８３の指令により、所定スキャン数分記憶された
時点で、読み出され、目標検出回路６に供給される。

【００３９】このように第２の実施の形態によれば、メ
モリ８１，８２を有するので、距離方向に異なる複数の
目標物Ｔに対応した目標反射信号を記憶することがで
き、コントローラ８３は、目標運動補正値テーブル４を
制御して、その複数の各目標物Ｔ特有の距離方向の変化
に対応した最適な距離補正データを選択して距離補正回
路３３に供給することができる。

【００４０】従って、例えば、走査されるレーダビーム
の方位（θ）方向によって、あるいは一定方位でも、距
離によって種々異なる水面（波）の運動パターンに対応
したスキャン間積分が可能であり、複数目標に的確に対
応して検出することができる。

【００４１】上記第１及び第２の各実施の形態は、レー
ダ装置が地上に固定された状態、あるいは大型船舶に搭
載され、目標物Ｔの運動の動きに対して、実質上固定し
た状態と見做すことができるものとして説明したが、広
い海洋上を捜索する場合は、しばしばレーダ装置が航空
機に搭載されて、海面上に浮遊する小さな目標物を捜索
探知することがある。

【００４２】図６は、この発明のレーダ装置の第３の実
施の形態を示す構成図である。

【００４３】この第３の実施の形態は、航空機に搭載さ
れたレーダ装置が、海面上を捜索するとき、航空機の航
行移動距離分を相殺して、水面に浮遊する目標物Ｔを的
確に検出することができるレーダ装置を示したものであ
る。

【００４４】そこで、航空機が速度Ｖ０〜ＶＮ（Ｎは自
然数）の範囲で飛行するものとし、航空機の速度がＶ０
〜Ｖ１，Ｖ１〜Ｖ２，・・・，Ｖ（Ｎ−１）〜ＶＮの各
分割範囲に対応し、かつ各分割速度範囲に対応して、航
空機の速度を加味した目標物Ｔの運動パターンの距離補
正データが目標運動補正値テーブル４１，４２，・・
・，４Ｎに記憶されるように構成されている。

【００４５】すなわち、目標運動補正値テーブル４１に
は、航空機の速度Ｖ０〜Ｖ１の範囲での距離補正データ
が記憶されており、目標運動補正値テーブル４Ｎには、
航空機の速度Ｖ（Ｖ−１）〜ＶＮの範囲での距離補正デ
ータが記憶されている。

【００４６】そして、Ｎ個の目標値演算部９１〜９Ｎが
並列接続され、セレクタ５によって選択された、航空機
の実際の速度に対応した目標値演算部９１〜９Ｎのスキ
ャン間積分信号が目標検出回路６に出力供給される。

【００４７】従って、ユーザによるセレクタ５の操作、
もしくは実際の航空機の速度の監視結果に基づいたセレ
クタ５の作動により、レーダ装置自体が、航空機等に搭
載されて飛行した場合でも、航空機の速度に対応した目
標値演算部９１〜９Ｎが選択され、航空機の飛行速度に
対応した適切なスキャン間積分が実行され目標物Ｔを検
出できる。

【００４８】なお、第３の各実施の形態では、目標運動
補正値テーブル４１〜４Ｎは、レーダ装置を搭載した航
空機の速度に応じた距離補正データを記憶した旨説明し
たが、加速度に応じた距離補正データを記憶するように
してもよい。

【００４９】上記第１ないし第３の各実施の形態では、
目標演算部３，９１〜９Ｎは、レーダ送受信機２からの
レーダビデオ信号にウェイトをかけてスキャン間積分を
実行し、所定の閾値Ｌ以上の目標信号を得て目標物Ｔを
検出するように構成したが、畳み込み演算の実行により
所定閾値Ｌ以上の目標信号を生成するようにレーダ装置
を構成することができる。

【００５０】次に、この発明の第４の実施の形態による
レーダ装置は、図７に示したように、目標値演算部９
は、ｎ（複数）個の遅延回路９Ａ１〜９Ａｎと、ｎ個の
メモリ９Ｂ１〜９Ｂｎと、ｎ個の距離補正回路９Ｃ１〜
９Ｃｎと、スキャン間積分を行う加算回路９Ｄとで形成
された畳み込み演算回路で構成されている。

【００５１】レーダ送受信機２によるレーダビーム走査
によって得られた受信レーダビデオ信号は、遅延回路９
Ａ１〜９Ａｎにより１スキャン分ずつ遅延されて複数の
信号列に時分割され、それぞれメモリ９Ｂ１〜９Ｂｎに
記憶される。これらメモリ９Ｂ１〜９Ｂｎに記憶された
各時分割信号は、所定のスキャン周期で読み出され、距
離補正回路９Ｃ１〜９Ｃｎによって目標物Ｔの移動によ
るスキャン間のずれ補正を行なうための距離補正データ
Ｗ０〜Ｗ（ｎ−１）が乗算された後、加算回路１９Ｄで
加算される。

【００５２】すなわち、この目標値演算部９は、受信レ
ーダビデオ信号を入力し、目標物Ｔの運動による距離方
向のスキャン間のずれ補正を行なうための補正係数デー
タＷ０〜Ｗ（ｎ−１）を入力して畳み込み演算を実行し
て、目標検出回路６に供給するので、所定閾値Ｌ以上の
目標信号が検出され、表示器７に表示される。

【００５３】なお、目標値演算部９は、上記第１ないし
第３の実施の形態で用いられている目標値演算部３，９
１〜９Ｎに代えて、組み込み構成して、各第１ないし第
３の実施の形態におけるレーダ装置と同様な機能及び効
果を得ることができる。

【００５４】以上説明のように、本発明のレーダ装置
は、水面上の浮遊物の距離方向への運動による受信距離
セルの変化分を相殺して、方位方向に走査して得られた
受信レーダビデオ信号のスキャン間積分を行うので、た
とえ風等によるうねりにより、目標物が変動しても、目
標を外す確率は低減され、目標物の存在を的確に検出す
ることができる。

【００５５】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
海面上等に浮遊する小さな目標物も、波の動きによる距
離方向の変化を相殺して、的確にスキャン間積分が行な
われるので高い確率で目標物を検出できるものであり、
実用に際し得られる効果大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーダ装置の第１の実施の形態を示す
構成図である。

【図２】図１に示すレーダ装置の目標探知動作を説明す
る平面図である。

【図３】図１に示す装置の目標運動補正値テーブルに記
憶されるパターン例図である。

【図４】図１に示す装置の動作説明図である。

【図５】本発明のレーダ装置の第２の実施の形態を示す
構成図である。

【図６】本発明のレーダ装置の第３の実施の形態を示す
構成図である。

【図７】本発明のレーダ装置の第４の実施の形態を示す
構成図である。

【図８】従来のレーダ装置の動作説明図である。

【符号の説明】

１アンテナ２レーダ送受信機３、９、９１〜９Ｎ目標演算部３１スキャン間積分回路３２ウエイト回路３３距離補正回路４、４１〜４Ｎ目標運動補正値テーブル５セレクタ６目標検出回路７表示器８１，８２メモリ８３コントローラ９Ａ１〜９Ａｎ遅延回路９Ｂ１〜９Ｂｎメモリ９Ｃ１〜９Ｃｎ距離補正回路９Ｄ加算回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】方位方向へのレーダビーム走査により、
水面上に浮遊する目標物からの反射信号を複数回にわた
り受信する送受信手段と、この送受信手段を介して受信された前記反射信号の距離
補正を行う距離補正回路と、前記水面上に浮遊する目標物の予測運動パターンを予め
記憶し、その予測運動パターンに対応した距離補正デー
タを前記距離補正回路に供給する目標運動補正値テーブ
ルと、前記距離補正回路において距離補正された前記反射信号
を積分するスキャン間積分回路とを具備することを特徴
とするレーダ装置。
【請求項２】前記目標運動補正値テーブルは、複数種
の前記予測運動のパターンに対応した複数パターンを備
え、前記距離補正回路は、前記複数パターンのうちのいずれ
か選択されたパターンに対応した距離補正データに基づ
き距離補正を行うことを特徴とする請求項１記載のレー
ダ装置。
【請求項３】前記距離補正データは、前記目標物の距
離方向への運動を相殺するように設定されたことを特徴
とする請求項１または２に記載のレーダ装置。
【請求項４】前記送受信手段が航空機に搭載され、前記目標運動補正値テーブルは、前記航空機の飛行速度
に対応した前記距離補正データを格納したことを特徴と
する請求項１ないし３のうちのいずれか１項に記載のレ
ーダ装置。
【請求項５】前記距離補正回路は、前記送受信手段か
らのレーダビデオ信号を１スキャン分づつ遅延して複数
の信号列に時分割された信号を受け、その信号を前記目
標運動補正テーブルに格納された距離補正データにより
距離補正を行い、加算回路で構成された前記スキャン間
積分回路に供給するように構成されたことを特徴とする
請求項１ないし４のうちのいずれか１項に記載のレーダ
装置。