JP2003270339A - 標定レーダ装置及び標定レーダ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】目標の探知、捕捉、追尾性能を低下させること
なく、目標の標定を精度良く行なえるようにする。 【解決手段】目標の探知を行なう際に、送信部１１によ
りレーダビームを送信して探知領域を繰り返し走査し、
ＤＢＦ処理部１３にて受信部１２の出力から送信ビーム
方向と同じ方向に受信ビームを形成して、目標検出処理
部１４にて受信ビームを解析して目標を探知する。そし
て、目標探知後に、ＤＢＦ処理部１５及び追尾処理部１
６にて目標検出処理部１４による目標の探知結果に基づ
きレーダビーム反射波の受信信号から目標の移動方向に
向けた受信ビームを形成し、この受信ビームを解析し
て、目標の位置及びビーム内測角値を算出する。

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、高速で弾道飛行
する目標、例えば砲弾等を捕捉し、この捕捉情報から弾
道飛行する目標の標定位置（発射位置または弾着位置）
を求める標定レーダ装置及び標定レーダ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、標定レーダ装置における目標
（砲弾等）の捕捉位置情報は、極座標系であり、距離情
報と角度情報（方位角、高低角）とからなる。一般的
に、距離情報は精度良く求められているが、角度情報に
ついては精度的に必ずしも満足のいくものでない。ま
た、角度情報は、砲弾等の発射点を計算するために実施
する標定計算処理での重要な要素である。このため、標
定レーダ装置としては、角度情報を精度良く求めること
が課題となる。

【０００３】この角度情報は、ビーム指向角とビーム内
測角値の合計で表される。このうちビーム内測角値は、
ビーム指向角に比して誤差が大きく、角度情報の誤差要
因として、ビーム内測角値の誤差による影響が支配的と
なる。

【０００４】そこで、上記ビーム内測角値を精度良く求
める対策として、追尾ビーム走査方式がある。追尾ビー
ム走査方式は、常にレーダビームを目標方向に向けて目
標を追尾する方式である。ビーム内測角値は、目標がビ
ーム中心に近い程、誤差が小さくなる特性があるため、
追尾ビーム走査方式を採用することにより高精度が期待
できる。

【０００５】しかしながら、上記追尾ビーム走査方式で
は、追尾する目標数分だけ追尾ビームを必要とするた
め、追尾目標数が増えると、追尾時間間隔が増大し、追
尾性能が低下することになる。また、追尾を開始するた
めには、目標の探知が必要であり、このため別途捜索ビ
ーム走査型のレーダ装置を用意しなければならず、コス
トアップの増大を招いてしまう。

【０００６】なお、トラッキングを行なわず、捜索ビー
ム走査のみによる走査方式もある。これは、定期的に探
知領域を繰り返しビーム走査することで、目標を探知、
捕捉、追尾する方式であり、追尾ビームを必要としな
い。このため、目標の探知性能が追尾ビーム走査方式よ
り優れており、また探知領域内に目標が存在すれば、目
標の捕捉、追尾が可能であり、また追尾ビーム走査方式
のような追尾時間間隔による追尾目標数の制約がない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記捜索ビ
ーム走査方式では、追尾ビーム走査方式とは違い、目標
をビーム中心付近で捕捉することが期待できないため、
ビーム内測角値の誤差が追尾ビーム走査方式に比して大
きくなる。また、上記捜索ビーム走査方式では、目標の
捕捉性を考慮すると、走査範囲を広くする必要がある。
この走査範囲を広くする方式としては、ビーム幅を広げ
る方式と、ビーム走査の場所をずらして、複数回捜索ビ
ーム走査する方式とがある。

【０００８】しかしながら、ビーム幅を広げる方式で
は、ビーム幅が広がるとビーム内測角値の精度が低下す
ることになる。一方、複数回捜索ビーム走査する方式で
は、走査時間間隔が長くなり、目標の探知、捕捉性能が
低下することになるそこで、この発明の目的は、目標の
探知、捕捉、追尾性能を低下させることなく、目標の標
定を精度良く行ない得る標定レーダ装置及び標定レーダ
方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するために、以下のように構成される。

【００１０】（１）レーダビームを送信して探知領域を
繰り返し走査し、レーダビーム反射波の受信信号から探
知領域内に存在する目標の標定位置を求める標定レーダ
装置であって、レーダビームを送信するレーダビーム送
信手段と、レーダビーム送信手段により送信されたレー
ダビームの反射波を受信するレーダビーム受信手段と、
このレーダビーム受信手段により得られる受信信号から
レーダビーム送信手段によるレーダビームの送信方向と
同一方向の受信ビームを形成する第１の受信ビーム形成
手段と、この第１の受信ビーム形成手段により得られた
受信ビームから探知領域内の目標を検出する目標検出手
段と、この目標検出手段による検出結果に基づいて、レ
ーダビーム受信手段により得られる受信信号から目標の
移動方向に向けた受信ビームを形成し、目標を追尾して
目標の位置及び測角値を求める検出目標追尾処理手段と
を備え、この検出目標追尾処理手段の出力に基づいて、
目標の標定位置を求めるようにしたものである。

【００１１】（１）の発明によれば、目標の探知を行な
う際に、レーダビームを送信して探知領域を繰り返し走
査し、この送信ビーム方向と同じ方向に受信ビームを形
成することにより、目標の探知性能を従来の捜索ビーム
走査方式と同等の性能に維持することができ、目標探知
後に、目標の検出結果に基づきレーダビーム反射波の受
信信号から目標の移動方向に向けた受信ビームを形成す
ることにより、常にビーム中心付近での目標の捕捉が期
待でき、ビーム内測角値を高精度に求めることができ、
これにより目標の標定位置を高精度に求めることができ
る。

【００１２】（２）検出目標追尾処理手段は、目標検出
手段による検出結果に基づいて、目標の複数の移動位置
を予測し、これら予測位置それぞれを向いた複数の受信
ビームを形成することを特徴とする。

【００１３】（２）の発明によれば、送信ビーム方向と
同じ方向に受信ビームを形成する捜索ビーム走査方式
と、目標の複数の移動位置を予測し、これら予測位置そ
れぞれを向いた複数の受信ビームを形成する複数の追尾
ビーム走査方式とを同時に行なうため、従来の追尾ビー
ム走査方式のようなビーム走査時間による追尾目標数の
制約がなくなる。

【００１４】（３）レーダビーム送信手段は、所定幅よ
り広いビーム幅を有するレーダビームを送信して前記探
知領域より広い領域を走査することを特徴とする。

【００１５】（３）の発明によれば、レーダビームのビ
ーム幅を広げても、レーダビーム反射波の受信信号から
目標の移動方向に向けた受信ビームを形成する追尾ビー
ム走査方式によりビーム内測角値を求めるようにしてい
るので、ビーム内測角値の精度を低下させることなく、
走査範囲を広めて目標の捕捉性を向上できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１７】図１は、この発明に係る標定レーダ装置が
適用される監視システムの概略構成図である。

【００１８】図１において、図中符号ＲＤは標定レーダ
装置であり、レーダビームを用いて飛行する目標Ｔを探
知し捕捉する。そして、標定レーダ装置ＲＤは、目標Ｔ
から反射されるレーダビームの反射波を受信検波して得
られる目標情報の単位時間当たりの変化量から、自装置
から見た目標Ｔの位置及び高度を含む移動経路を算出し
て、目標Ｔを発射させる発射台Ａの位置を求める。

【００１９】図２は、この発明の一実施形態としての上
記標定レーダ装置ＲＤの信号処理系統を示すブロック図
である。

【００２０】標定レーダ装置ＲＤは、送信系統として、
送信部１１を備えている。送信部１１は、方位方向に対
し所定幅より広いビーム幅を有するレーダビームを発生
する。このレーダビームは、図示しないアンテナ素子を
介して所定方向に向けて送出される。なお、アンテナ素
子への送信信号の位相量は、詳細は図示しないが、一定
範囲で制御が可能となっており、この位相制御により送
信レーダビームを走査することが可能となっている。

【００２１】また、標定レーダ装置ＲＤは、受信系統と
して、受信部１２と、ＤＢＦ（Digital Beam Forming）
処理部１３と、目標検出処理部１４と、ＤＢＦ処理部１
５と、追尾処理部１６と、標定処理部１７とを備えてい
る。

【００２２】受信部１２には、レーダビームの反射波を
受信したアンテナ素子の受信信号が供給されることにな
る。受信部１２は、上記送信部１１に同期して、入力さ
れた受信信号の受信処理を行なう。この受信部１２の出
力は、ＤＢＦ処理部１３，１５にそれぞれ供給される。

【００２３】ＤＢＦ処理部１３は、送信部１１から与え
られる位相情報に基づいて、受信部１２の出力からレー
ダビームの送信方向と同一方向の受信ビームを形成す
る。このＤＢＦ処理部１３の出力は、目標検出処理部１
４に供給される。目標検出処理部１４は、ＤＢＦ処理部
１３により形成された受信ビームから走査範囲内の目標
を検出する。この目標情報は、標定処理部１７に送られ
るとともに、追尾処理部１６に供給される。

【００２４】一方、ＤＢＦ処理部１５は、目標追尾時
に、受信部１２の出力から追尾処理部１６によって指定
された方向への受信ビームを形成する。

【００２５】追尾処理部１６は、上記目標検出処理部１
４からの目標情報が入力されたとき、この目標情報に基
づいて、目標Ｔの移動方向を予測し、この予測した方向
に受信ビームが向くように、ＤＢＦ処理部１５による受
信ビームの形成方向を制御する。そして、ＤＢＦ処理部
１５を制御した状態で、ＤＢＦ処理部１５の出力から目
標Ｔの位置及びビーム内測角値を算出し、この算出結果
を標定処理部１７に出力する。

【００２６】標定処理部１７は、追尾処理部１６の出力
に基づいて、発射台Ａの位置を求める。

【００２７】次に、上記構成における処理動作について
説明する。

【００２８】送信部１１では、方位方向に対し所定幅よ
り広いビーム幅を有するレーダビームを発生し、位相制
御により所定の探知領域を繰り返し走査する。

【００２９】受信部１２では、送信部１１に同期して、
レーダビームの反射波を受信検波し、得られたビデオ信
号をＤＢＦ処理部１３，１５に出力する。

【００３０】ここで、目標Ｔを探知するために、ＤＢＦ
処理部１３は、送信部１１から送られてくる位相情報に
基づき、レーダビームの送信方向と同一方向の受信ビー
ムを形成する。続いて目標検出処理部１４は、ＤＢＦ処
理部１３により形成された受信ビームから目標Ｔを検出
する。目標検出処理部１４において目標Ｔが検出される
と、この目標情報は、標定処理部１７に供給されるとと
もに、追尾処理部１６に供給される。追尾処理部１６で
は、目標情報が入力されると、目標情報から目標Ｔの単
位時間当たりの変化量を求め、この変化量から目標Ｔの
次の移動位置を予測し、この予測位置に受信ビームが向
くようにＤＢＦ処理部１５による受信ビームの形成方向
を制御する。そして、ＤＢＦ処理部１５により得られた
受信ビームを解析し、この解析結果から目標Ｔの位置及
びビーム内測角値を算出し、この算出結果を標定処理部
１７に出力する。以後、標定処理部１７では、追尾処理
部１６により求められた目標Ｔの位置及びビーム内測角
値に基づいて、発射台Ａの位置を求める。また、目標Ｔ
の到達位置も求めることができる。

【００３１】以上のように上記実施形態によれば、目標
Ｔの探知を行なう際に、送信部１１によりレーダビーム
を送信して探知領域を繰り返し走査し、ＤＢＦ処理部１
３にて送信ビーム方向と同じ方向に受信ビームを形成す
ることにより、目標Ｔの探知性能を従来の捜索ビーム走
査方式と同等の性能に維持することができる。そして、
目標探知後に、ＤＢＦ処理部１５及び追尾処理部１６に
て目標Ｔの検出結果に基づきレーダビーム反射波の受信
信号から目標の移動方向に向けた受信ビームを形成する
ことにより、常にビーム中心付近での目標の捕捉が期待
でき、ビーム内測角値を高精度に求めることができ、こ
れにより目標Ｔの標定位置となる発射台Ａの位置を高精
度に求めることができる。

【００３２】また、上記実施形態によれば、捜索ビーム
走査方式の送信部と追尾ビーム走査方式の送信部とを１
つの送信部１１により共用することが可能であり、各ビ
ーム走査方式で個別に設ける場合に比べて装置規模を縮
小することが可能である。

【００３３】なお、上記実施形態では、１つの目標Ｔに
関しての探知、捕捉、追尾を行なう例について説明した
が、複数の目標に関しての探知、捕捉、追尾を行なうよ
うにしてもよい。この場合、複数系統のＤＢＦ処理部１
５及び追尾処理部１６を並列に設けるとよい。このよう
にすれば、送信ビーム方向と同じ方向に受信ビームを形
成する捜索ビーム走査方式と、複数の目標の移動位置を
予測し、これら予測位置それぞれを向いた複数の受信ビ
ームを形成する複数の追尾ビーム走査方式とを同時に行
なうことができ、従来の追尾ビーム走査方式のようなビ
ーム走査時間による追尾目標数の制約がなくなる。

【００３４】また、目標検出処理部１４による目標探知
後に、ＤＢＦ処理部１５及び追尾処理部１６にて目標Ｔ
の検出結果に基づきレーダビーム反射波の受信信号から
目標Ｔの移動方向に向けた受信ビームを形成する追尾ビ
ーム走査方式を採用することにより、レーダビームのビ
ーム幅を広げても、追尾ビーム走査方式によりビーム内
測角値を求めるようにすれば、ビーム内測角値の精度を
低下させることなく、走査範囲を広めて目標Ｔの捕捉性
を向上できる。

【００３５】また、この発明は上記実施形態の構成に限
定されるものではない。例えばＤＢＦ処理部１３、目標
検出処理部１４、ＤＢＦ処理部１５及び追尾処理部１６
をソフトウェアで構成するようにしてもよい。

【００３６】図３は、ＤＢＦ処理機能、目標検出処理機
能及び追尾処理機能を有するマイクロコンピュータとし
ての信号処理部２１を備えた標定レーダ装置ＲＤのブロ
ック図である。なお、図３において、図２と同一部分に
は同一符号を付して示す。

【００３７】例えば受信部１２の出力が入力されること
で、信号処理部２１が図４に示すような制御処理を開始
する。

【００３８】この制御処理を開始すると信号処理部２１
はまず、受信部１２の出力及び送信部１１から出力され
る位相情報から送信ビーム方向と同一方向の受信ビーム
を形成し（ステップＳＴ４ａ）、この受信ビームを解析
して目標があるか否かの判断を行なう（ステップＳＴ４
ｂ）。

【００３９】ここで、目標が無いならば（Ｎｏ）、信号
処理部２１は次の走査エリアにおける目標検出処理に移
行する。

【００４０】一方、目標があるならば（Ｙｅｓ）、信号
処理部２１は該目標情報から目標の移動位置及び移動方
向を予測し（ステップＳＴ４ｃ）、この予測した位置及
び方向を向いた受信ビームを形成する（ステップＳＴ４
ｄ）。

【００４１】そして、信号処理部２１は、受信ビームを
解析し、この解析結果から目標の位置及びビーム内測角
値を求める（ステップＳＴ４ｅ）。

【００４２】以後、目標の位置及びビーム内測角値に基
づき、標定処理部１７は目標の標定位置を求めることが
できる。

【００４３】以上のように上記他の実施形態によっても
この発明を実施することができる。特に、各処理がソフ
トウェアにより実現できるので、構成が簡単になり、小
型化に寄与することができる。

【００４４】その他、標定レーダ装置の構成、検出すべ
き目標の種類、目標検出処理手順や処理内容等について
も、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施できる。

【００４５】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
目標の探知、捕捉、追尾性能を低下させることなく、目
標の標定を精度良く行ない得る標定レーダ装置及び標定
レーダ方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る標定レーダ装置が適用される監
視システムの概略構成図。

【図２】この発明に係る標定レーダ装置の一実施形態を
示すブロック図。

【図３】この発明の他の実施形態に係る標定レーダ装置
の構成を示すブロック図。

【図４】図３に示した信号処理部の動作を説明するため
に示すフローチャート。

【符号の説明】

１１…送信部、 １２…受信部、 １３，１５…ＤＢＦ（Digital Beam Forming）処理部、 １４…目標検出処理部、 １６…追尾処理部、 １７…標定処理部、 ２１…信号処理部、 Ａ…発射台、 ＲＤ…標定レーダ装置、 Ｔ…目標。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C014 BA00 BB02 5J070 AB01 AC01 AC02 AC13 AD09 AE06 AF01 AH31 AK22 BB02 BB03 BB04 BB06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーダビームを送信して探知領域を繰り
   返し走査し、前記レーダビーム反射波の受信信号から前
   記探知領域内に存在する目標の標定位置を求める標定レ
   ーダ装置であって、 前記レーダビームを送信するレーダビーム送信手段と、 レーダビーム送信手段により送信されたレーダビームの
   反射波を受信するレーダビーム受信手段と、 このレーダビーム受信手段により得られる受信信号から
   前記レーダビーム送信手段による前記レーダビームの送
   信方向と同一方向の受信ビームを形成する受信ビーム形
   成手段と、 この受信ビーム形成手段により得られた受信ビームから
   前記探知領域内の目標を検出する目標検出手段と、 この目標検出手段による検出結果に基づいて、前記レー
   ダビーム受信手段により得られる受信信号から前記目標
   の移動方向に向けた受信ビームを形成し、前記目標を追
   尾して目標の位置及び測角値を求める検出目標追尾処理
   手段とを具備し、 前記検出目標追尾処理手段の出力に基づいて、前記目標
   の標定位置を求めることを特徴とする標定レーダ装置。
2. 【請求項２】 前記検出目標追尾処理手段は、前記目標
   検出手段による検出結果に基づいて、複数の目標の移動
   位置を予測し、これら予測位置それぞれを向いた複数の
   受信ビームを形成することを特徴とする請求項１記載の
   標定レーダ装置。
3. 【請求項３】 前記レーダビーム送信手段は、所定幅よ
   り広いビーム幅を有するレーダビームを送信して前記探
   知領域より広い領域を走査することを特徴とする請求項
   １記載の標定レーダ装置。
4. 【請求項４】 レーダビームを送信して探知領域を繰り
   返し走査し、前記レーダビーム反射波の受信信号から前
   記探知領域内に存在する目標の標定位置を求める標定レ
   ーダ方法であって、 前記レーダビーム反射波の受信信号から前記レーダビー
   ムの送信方向と同一方向の受信ビームを形成する第１の
   過程と、 この第１の過程により得られる受信ビームから前記探知
   領域内の目標を検出する第２の過程と、 この第２の過程による検出結果に基づいて、前記目標の
   移動位置及び移動方向を予測し、この予測した位置及び
   方向に向けるように前記レーダビームの受信信号から受
   信ビームを形成し、前記目標を追尾して目標の標定位置
   を求めるために必要な目標の位置及び測角値を算出する
   第３の過程とを具備したことを特徴とする標定レーダ方
   法。