JP2004219096A - レーダ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】偏波を用いた合成開口レーダ方式によりポラリメトリ観測を行うレーダ装置においてポラリメトリ観測に悪影響を及ぼすレンジアンビギュイティを抑圧するレーダ装置を得る。
【解決手段】ランダム信号発生器によりパルス繰返し周期で発生されるランダム信号がすべて互いに無相関で、かつこれらのランダム信号を偏波の直交する２つのアンテナから交互に放射し、かつ受信時はそれぞれのアンテナで同時に受信するようにしたものである。
【選択図】 図１
【解決手段】ランダム信号発生器によりパルス繰返し周期で発生されるランダム信号がすべて互いに無相関で、かつこれらのランダム信号を偏波の直交する２つのアンテナから交互に放射し、かつ受信時はそれぞれのアンテナで同時に受信するようにしたものである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は送信および受信の電波の偏波にもとづいて目標の判別を支援するポラリメトリ合成開口レーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来のレーダ装置を示すもので，郵政省通信総合研究所、宇宙開発事業団発行（平成１０年２月発行，平成１１年２月改訂）のパンフレット「ＣＲＬ／ＮＡＳＤＡ航空機搭載合成開口レーダ」ＰＰ．６に記されているレーダ装置の該当部分を抜粋してわかりやすく示したものである。
【０００３】
図２において、２８は一定のパルス繰返し周波数ｆＰＲＦ ２でＲＦ（無線周波数）パルスを送信する送信機、９はｆＰＲＦ ２に同期して送信機２８からの出力を交互に切換える切換スイッチ、１０および１１はそれぞれＴ／ＲスイッチＡ、Ｔ／ＲスイッチＢ、１２は偏波Ｐを送信および受信するアンテナＡ、２０は上記偏波Ｐに直交する偏波Ｑを送信および受信するアンテナＢ、２９および３２はそれぞれ周波数変換、増幅を行う同一機能をもった受信機Ａ、受信機Ｂ、３０および３３はそれぞれレンジ圧縮、合成開口処理によるアジマス圧縮、データ圧縮などを行う同一機能をもった信号処理器Ａ、信号処理器Ｂ、３１および３４はそれぞれデータを記録する同一機能をもったデータレコーダＡ、データレコーダＢ、２７はこれらの装置すべてを搭載する移動プラットフォームである。
【０００４】
次に動作について説明する。図３に示すように送信機２８より１／ｆＰＲＦ ２の時間間隔で送信パルスが出力され、例えば＃Ｎ番目の送信パルス発生時から１／ｆＰＲＦ ２までの区間に対しては切換スイッチ９はイに接の状態となり，＃（Ｎ＋１）番目の送信パルス発生時から１／ｆＰＲＦ ２までの区間に対しては切換スイッチ９はロに接の状態となるよう１／ｆＰＲＦ ２ごとに交互に切換わるものとする。
【０００５】
切換スイッチ９を通過した送信パルスはＴ／ＲスイッチＡ１０またはＴ／ＲスイッチＢ１１を経由してアンテナＡ１２またはアンテナＢ２０に出力される。
【０００６】
さて、＃Ｎ番目の送信パルスはアンテナＡ１２から偏波Ｐとして放射され、目標で反射されるとき偏波Ｐの成分のみならず偏波Ｑの成分も反射波として発生し、それぞれアンテナＡ１２およびアンテナＢ２０により受信される。
【０００７】
このときアンテナＡ１２で受信された受信波は、送信は偏波Ｐ、受信も偏波Ｐであることから図３にはＰＰとしてレーダエコーが記されている。このレーダエコーはＴ／ＲスイッチＡ１０を経由した後、受信機Ａ２９で周波数変換、増幅される。受信機Ａ２９の出力に対し、信号処理器Ａ３０ではレンジ圧縮、合成開口処理によるアジマス圧縮、およびデータ圧縮などが行われてデータレコーダＡ３１に記録される。
【０００８】
一方、アンテナＢ２０で受信された受信波は、送信は偏波Ｐ、受信は偏波Ｑであることから図３にはＰＱとしてレーダエコーが記されている。このレーダエコーは同様にＴ／ＲスイッチＢ１１を経由した後、受信機Ｂ３２で周波数変換、増幅される。受信機Ｂ３２の出力に対し信号処理器Ｂ３３ではレンジ圧縮、合成開口処理によるアジマス圧縮、およびデータ圧縮などが行われてデータレコーダＢ３４に記録される。
【０００９】
同様に、＃（Ｎ＋１）番目の送信パルスがアンテナＢ２０から偏波Ｑとして放射され、上記の目標で反射されるとき偏波Ｑの成分のみならず偏波Ｐの成分も反射波として発生し、それぞれアンテナＢ２０およびアンテナＡ１２により受信される。このときアンテナＢ２０で受信された受信波は、送信は偏波Ｑ、受信は偏波Ｑであることから図３にはＱＱとしてレーダエコーが記されている。このレーダエコーは同様にＴ／ＲスイッチＢ１１を経由した後、受信機Ｂ３２で周波数変換、増幅される。受信機Ｂ３２の出力に対し信号処理器Ｂ３３ではレンジ圧縮、合成開口処理によるアジマス圧縮、およびデータ処理などが行われてデータレコーダＢ３４に記録される。．
【００１０】
一方，アンテナＡ１２で受信された受信波は、送信は偏波Ｑ、受信は偏波Ｐであることから図３にはＱＰとしてレーダエコーが記されている。このレーダエコーはＴ／ＲスイッチＡ１０を経由した後、受信機Ａ２９で周波数変換、増幅される。受信機Ａ２９の出力に対し、信号処理器Ａ３０ではレンジ圧縮、合成開口処理によるアジマス圧縮、およびデータ圧縮などが行われてデータレコーダＡ３１に記録される。
【００１１】
なお、信号処理器Ａ３０により合成開口処理によるアジマス圧縮が行われる場合では信号処理器Ａ３０にＰＰおよびＱＰのレーダエコーが交互に入力されるので、ＰＰとＱＰのレーダエコーを分離してＰＰのみ、およびＱＰのみのレーダエコーそれぞれに対し合成開口処理によるアジマス圧縮が行われる。同様に信号処理器Ｂ３３により合成開口処理によるアジマス圧縮が行われる場合では信号処理器Ｂ３３にＰＱおよびＱＱのレーダエコーが交互に入力されるので、ＰＱとＱＱのレーダエコーを分離してＰＱのみ、およびＱＱのみのレーダエコーそれぞれに対し合成開口処理によるアジマス圧縮が行われる。
【００１２】
ただし、以上の動作は移動プラットフォーム２７が一定速度で移動しつつ行われるものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレーダ装置は以上のように構成されているので、この種のレーダ装置により地上をアンテナＡ１２およびアンテナＢ２０により照射して、図３に示すレーダエコーＰＰとレーダエコーＱＰ、あるいはレーダエコーＰＱとレーダエコーＱＱがｆＰＲＦ ２の増大にともない大きく重畳する場合ではそれぞれのレーダエコーＰＰとＱＰ、およびＰＱとＱＱが混在する結果、これらのレーダエコーを単独に観測することができない問題が生じた。従って、このような場合には従来のレーダ装置ではポラリメトリ観測を行うことはむずかしかった。
【００１４】
この発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、レーダエコーＰＰとＱＰ，あるいはレーダエコーＰＱとＱＱが重畳する場合でもこの種のレーダ装置によるポラリメトリ観測を容易にすることを目的とする。
【００１５】
この発明によるレーダ装置はパルス繰返し周波数に対応してトリガ信号を出力するトリガ信号発生器と、上記トリガ信号発生器の出力にもとづいて所定の時間幅にわたってランダム信号を発生し、かつ他の時刻に上記トリガ信号発生器にもとづいて発生されたランダム信号とは無相関の信号を発生するランダム信号発生器と、中間周波数の連続波を出力するコヒーレント発振器と、上記ランダム信号発生器の出力と上記コヒーレント発振器の出力を混合するミキサＣと、上記ミキサＣの出力を増幅する増幅器Ｃと、無線周波数の連続波を出力する安定化局部発振器と、上記安定化局部発振器の出力と上記増幅器Ｃの出力を混合するミキサＤと、上記ミキサＤの出力を増幅する高出力増幅器と、上記高出力増幅器に接続され、かつトリガ信号発生器の出力にもとづいて上記高出力増幅器の出力を入力として出力端イまたは出力端ロに切換える切換スイッチと、上記切換スイッチの出力端イに接続されたＴ／ＲスイッチＡと、上記Ｔ／ＲスイッチＡに接続されて偏波Ｐを送信すると共に上記偏波Ｐを受信するアンテナＡと、上記Ｔ／ＲスイッチＡに接続されて上記アンテナＡからの出力と上記安定化局部発振器の出力を混合するミキサαと、上記ミキサαの出力を増幅する増幅器Ａと、上記増幅器Ａの出力と上記コヒーレント発振器の出力を混合するミキサＡと、上記ミキサＡの出力に対し上記アンテナＡから対象目標までの距離の時間的な変化にもとづく位相の変化を補償する位相補償器Ａと、上記位相補償器Ａの出力と上記ランダム信号発生器で発生されるランダム信号との相関を算出するレンジ圧縮器Ａと、上記レンジ圧縮器Ａの出力にもとづいてアジマス方向に圧縮するアジマス圧縮器Ａと、上記トリガ信号発生器で発生されるトリガ信号に同期して上記アジマス圧縮器Ａの出力を記録するデータレコーダと、上記切換スイッチの出力端ロに接続されたＴ／ＲスイッチＢと、上記Ｔ／ＲスイッチＢに接続されて上記偏波Ｐに直交する偏波Ｑを送信すると共に上記偏波Ｑを受信するアンテナＢと、上記Ｔ／ＲスイッチＢに接続されて上記アンテナＢからの出力と上記安定化局部発振器の出力を混合するミキサβと、上記ミキサβの出力を増幅する増幅器Ｂと、上記増幅器Ｂの出力と上記コヒーレント発振器の出力を混合するミキサＢと、上記ミキサＢの出力に対し上記アンテナＢから上記対象目標までの距離の時間的変化にもとづく位相の変化を補償する位相補償器Ｂと、上記位相補償器の出力と上記ランダム信号発生器で発生されるランダム信号との相関を算出するレンジ圧縮器Ｂと、上記レンジ圧縮器Ｂの出力にもとづいてアジマス方向に圧縮し、この圧縮結果を上記データレコーダに記録するため上記トリガ信号発生器で発生されたトリガ信号に同期して上記データレコーダに出力するアジマス圧縮器Ｂと、上記の装置すべてを搭載する移動プラットフォームとを備えたものである。
【００１６】
【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を示す構成図であり、図において１はパルス繰返し周波数に対応してトリガ信号を出力するトリガ信号発生器、２はトリガ信号発生器の出力にもとづいて所定の時間幅にわたってランダム信号を発生し、かつ他の時刻に上記トリガ信号発生器にもとづいて発生されたランダム信号とは無相関の信号を発生するランダム信号発生器、３は中間周波数の連続波を出力するコヒーレント発振器、４はランダム信号発生器の出力とコヒーレント発振器の出力を混合するミキサＣ、５はミキサＣ４の出力を増幅する増幅器Ｃ、６は無線周波数の連続波を出力する安定化局部発振器、７は安定化局部発振器６の出力と増幅器Ｃ５の出力を混合するミキサＤ、８はミキサＤ７の出力を増幅する高出力増幅器、９はトリガ信号発生器１の出力にもとづいて高出力増幅器８の出力を入力として出力端イまたは出力端ロに切換える切換スイッチ、１０はＴ／ＲスイッチＡ、１１はＴ／ＲスイッチＢ、１２は偏波Ｐを送受信するアンテナＡ、２０は上記偏波Ｐに直交する偏波Ｑを送受信するアンテナＢ、１３はアンテナＡ１２からの出力と安定化局部発振器６の出力を混合するミキサα、２１はアンテナＢ２０からの出力と安定化局部発振器６の出力を混合するミキサβ、１４はミキサα１３の出力を増幅する増幅器Ａ、２２はミキサβ２１の出力を増幅する増幅器Ｂ、１５は増幅器Ａ１４の出力とコヒーレント発振器３の出力を混合するミキサＡ、２３は増幅器Ｂ２２の出力とコヒーレント発振器３の出力を混合するミキサＢ、１６はミキサＡ１５の出力に対しアンテナＡ１２から対象目標までの距離の時間的な変化にもとづく位相の変化を補償する位相補償器Ａ，２４はミキサＢ２３の出力に対しアンテナＢ２０から上記対象目標までの距離の時間的な変化にもとずく位相の変化を補償する位相補償器Ｂ、１７は位相補償器Ａ１６の出力とランダム信号発生器２で発生されるランダム信号との相関を算出するレンジ圧縮器Ａ、２５は位相補償器Ｂ２４の出力とランダム信号発生器２で発生されるランダム信号との相関を算出するレンジ圧縮器Ｂ、１８はレンジ圧縮器Ａ１８の出力にもとづいてアジマス方向に圧縮するアジマス圧縮器Ａ、２６はレンジ圧縮器Ｂ２５の出力にもとづいてアジマス方向に圧縮するアジマス圧縮器Ｂ、１９はトリガ信号発生器１で発生されるトリガ信号に同期してアジマス圧縮器Ａ１８およびアジマス圧縮器Ｂ２６の出力を記録するデータレコーダ、２７は上記１〜２６までの装置をすべて搭載して一定速度で移動することのできる移動プラットフォームである。
【００１７】
次に動作について説明する。まず、トリガ信号発生器１よりｆＰＲＦのパルス繰返し周波数でトリガ信号が図４に示すように発生される。また、図５に示すように上記トリガ信号に同期してランダム信号発生器２よりパルス幅τのランダム信号が発生される。このランダム信号はτ０＜＜τを満足するτ０により、τ０ごとに無相関の乱数、例えばガウス分布に従う乱数、あるいは一様乱数、あるいは＋１ないしは−１の値がランダムに現れるようなものなどからなる。このようなランダム信号は１／ｆＰＲＦごとに発生されるが、ランダム信号間に相関がないものとする。
【００１８】
一例として、ｔ＝ｎτ０（ｎ＝−Ｍ／２，…，−１，…，Ｍ／２，ただしＭは偶数）において＋１、または−１の値がランダムに現れる関数ｒａｎｄ２（ｎ）を考える場合では、ランダム信号は数１に示すｓ１（ｔ）となる。
【００１９】
【数１】
【００２０】
ただし、数１においてδ（ｔ）はディラックのデルタ関数を表し、ｓｉｇ（ｔ）の前の記号はコンボリューション積分を表す演算記号で、これは数２により定義される。
【００２１】
【数２】
【００２２】
また、ｓｉｇ（ｔ）は数３により表されるもので、周波数ｆｓｉｇの正弦波がτ０の区間持続することを表す関数である。
【００２３】
【数３】
【００２４】
ただし、数３においてｒｅｃｔ（ｔ／τ０）は数４により定義される。
【００２５】
【数４】
【００２６】
なお、数１のｓ１（ｔ）を図で表せば図６となる。
【００２７】
コヒーレント発振器３では数５に示す中間周波数ｆＩＦの連続した信号ｓ２（ｔ）が発生される。
【００２８】
【数５】
【００２９】
ミキサＣ４ではコヒーレント発振器３の出力ｓ２（ｔ）とランダム信号発生器２の出力ｓ１（ｔ）が混合されて数６に示す信号ｓ３（ｔ）が出力され、増幅器Ｃ５で増幅される。
【００３０】
【数６】
【００３１】
安定化局部発振器６では数７に示す無線周波数ｆＲＦの連続した信号ｓ４（ｔ）が発生される。
【００３２】
【数７】
【００３３】
ミキサＤ７では安定化局部発振器６の出力ｓ４（ｔ）と増幅器Ｃ５の出力が混合された後、高出力増幅器８で増幅されて数８に示す信号ｓ５（ｔ）が出力される。ただし、数８においてＡ０は増幅器Ｃ５と高出力増幅器８により増幅された後の信号ｓ５（ｔ）の振幅を表す。
【００３４】
【数８】
【００３５】
切換スイッチ９はトリガ信号発生器１から１／ｆＰＲＦごとに発生されるトリガ信号にもとづいてイまたはロに接の状態が交互に切り替わり、この結果高出力増幅器８の出力はＴ／ＲスイッチＡ１０またはＴ／ＲスイッチＢ１１に１／ｆＰＲＦごとに交互に入力される。
【００３６】
切換スイッチ９がイに接の状態で高出力増幅器８の出力がＴ／ＲスイッチＡ１０を経由する場合では、高出力増幅器８の出力はアンテナＡ１２から偏波Ｐとして放射され、目標で反射されるとき偏波Ｐの成分のみならず偏波Ｑの成分も反射波として発生し、それぞれアンテナＡ１２およびアンテナＢ２０により受信される。
【００３７】
このときアンテナＡ１２で受信された受信波は、送信は偏波Ｐ、受信も偏波Ｐとなることから、レーダエコーＰＰとしてＴ／ＲスイッチＡ１０を経由してミキサα１３に入力される。このレーダエコーはミキサα１３において安定化局部発振器６からの出力ｓ４（ｔ）と混合され、中間周波帯の信号となる。
【００３８】
ミキサα１３の出力は増幅器Ａ１４で増幅された後、ミキサＡ１５においてコヒーレント発振器３からの出力ｓ２（ｔ）と混合され、ビデオ帯の信号となる。位相補償器Ａ１６ではミキサＡ１５の出力に対しアンテナＡ１２から上記目標までの距離の時間的変化にもとづく位相の変化を補償する。
【００３９】
位相補償器Ａ１６の出力はレンジ圧縮器Ａ１７に入力されて、ランダム信号発生器２で発生された信号ｓ１（ｔ）とレーダエコーＰＰとの相関が算出される。このレーダエコーＰＰをｓｐｐ（ｔ）とすれば数９に示す相関演算結果ｓ６（η）がレンジ圧縮器Ａ１７により得られる。ただし、数９において＊は複素共役を表し、ηはｓｐｐ（ｔ）の時間波形とｓ１（ｔ）の時間波形との時間ずれを表す。
【００４０】
【数９】
【００４１】
なお、ランダム信号発生器２よりランダム信号が１／ｆＰＲＦごとに出力されるが、互いに無相関の信号であるためこれにもとづくレーダエコーも互いに異なる。
【００４２】
そして、レンジ圧縮器Ａ１７の出力ｓ６（η）がアジマス圧縮器Ａ１８に入力される。アジマス圧縮器Ａ１８では２／ｆＰＲＦごとに入力されるレンジ圧縮後のレーダエコーＰＰに対しレンジカーバチャ補正をした後、同一レンジビンにおけるｓ６（ｔ）の複数のデータｓ７（ｔ）に対し数１０に示すようにアジマス圧縮器Ａ１８内に蓄積されたアジマス参照関数ｓ８（ｔ）との相関が演算され、ｓ９（μ）が算出される。この相関演算は他のレンジビンに対しても同様で、所要のレンジ幅すべてにわたって行われる。ただし、数１０においてμはｓ７（ｔ）の時間波形とｓ８（ｔ）の時間波形との時間ずれを表す。
【００４３】
【数１０】
【００４４】
データレコーダ１９ではトリガ信号発生器１から出力されるトリガ信号にもとづいてアジマス圧縮器Ａ１８からの出力が記録される。
【００４５】
一方、アンテナＢ２０で受信された受信波は、送信は偏波Ｐ、受信は偏波ＱとなることからレーダエコーＰＱとしてＴ／ＲスイッチＢ１１を経由してミキサβ２１に入力される。このレーダエコーはミキサβ２１において安定化局部発振器６からの出力ｓ４（ｔ）と混合され、中間周波帯の信号となる。
【００４６】
ミキサβ２１の出力は増幅器Ｂ２２で増幅された後、ミキサＢ２３においてコヒーレント発振器３からの出力ｓ２（ｔ）と混合され、ビデオ帯の信号となる。位相補償器Ｂ２４ではミキサＢ２３の出力に対しアンテナＢ２０から上記目標までの距離の時間的変化にもとづく位相の変化を補償する。
【００４７】
位相補償器Ｂ２４の出力はレンジ圧縮器Ｂ２５に入力されて、ランダム信号発生器２で発生された信号ｓ１（ｔ）とレーダエコーＰＱとの相関が算出される。このレーダエコーＰＱをｓＰＱ（ｔ）とすれば数１１に示す相関演算結果ｓ１０（η）がレンジ圧縮器Ｂ２５より得られる。
【００４８】
【数１１】
【００４９】
なお、ランダム信号発生器２よりランダム信号が１／ｆＰＲＦごとに出力されるが、互いに無相関の信号であるためこれにもとづくレーダエコーも互いに異なる。
【００５０】
そして、レンジ圧縮器Ｂ２５の出力ｓ１０（η）がアジマス圧縮器Ｂ２６に入力される。アジマス圧縮器Ｂ２６では２／ｆＰＲＦごとに入力されるレンジ圧縮後のレーダエコーＰＱに対しレンジカーバチャ補正をした後、同一レンジビンにおけるｓ１０（ｔ）の複数のデータｓ１１（ｔ）に対し数１２に示すようにアジマス圧縮器Ｂ２６内に蓄積されたアジマス参照関数ｓ８（ｔ）との相関が演算され、ｓ１２（μ）が算出される。この相関演算は他のレンジビンに対しても同様で所要のレンジ幅すべてにわたって行われる。データレコーダ１９ではトリガ信号発生器１から出力されるトリガ信号にもとづいてアジマス圧縮器Ｂ２６からの出力が記録される。
【００５１】
【数１２】
【００５２】
同様にして、切換スイッチ９がロに接の状態で高出力増幅器８の出力がＴ／ＲスイッチＢ１１を経由する場合では、高出力増幅器８の出力はアンテナＢ２０から偏波Ｑとして放射され、目標で反射されるとき偏波Ｑの成分のみならず偏波Ｐの成分も反射波として発生し、それぞれアンテナＢ２０およびアンテナＡ１２により受信される。
【００５３】
このときアンテナＢ２０で受信された受信波は、送信は偏波Ｑ、受信も偏波Ｑとなることから、レーダエコーＱＱとしてＴ／ＲスイッチＢ１１を経由してミキサβ２１に入力される。このレーダエコーはミキサβ２１において安定化局部発振器６からの出力ｓ４（ｔ）と混合され、中間周波帯の信号となる。
【００５４】
ミキサβ２１の出力は増幅器Ｂ２２で増幅された後、ミキサＢ２３においてコヒーレント発振器３からの出力ｓ２（ｔ）と混合され、ビデオ帯の信号となる。位相補償器Ｂ２４ではミキサＢ２３の出力に対しアンテナＢ２０から上記目標までの距離の時間的変化にもとづく位相の変化を補償する。
【００５５】
位相補償器Ｂ２４の出力はレンジ圧縮器Ｂ２５に入力されて、ランダム信号発生器２で発生された信号ｓ１’（ｔ）とレーダエコーＱＱとの相関が算出される。このレーダエコーＱＱをｓＱＱ（ｔ）とすれば数１３に示す相関演算結果ｓ１３（η）がレンジ圧縮器Ｂ２５より得られる。ただし、数１３に示すｓ１’（ｔ）は数１に示すｓ１（ｔ）と同様にランダム信号発生器２で発生されるが、ｓ１’（ｔ）とｓ１（ｔ）は無相関である。
【００５６】
【数１３】
【００５７】
なお、ランダム信号発生器２よりランダム信号が１／ｆＰＲＦごとに出力されるが、互いに無相関の信号であるためこれにもとづくレーダエコーも互いに異なる。
【００５８】
そして、レンジ圧縮器Ｂ２５の出力ｓ１３（η）がアジマス圧縮器Ｂ２６に入力される。アジマス圧縮器Ｂ２６では２／ｆＰＲＦごとに入力されるレンジ圧縮後のレーダエコーＱＱに対しレンジカーバチャ補正をした後、同一レンジビンにおけるｓ１３（ｔ）の複数のデータｓ１４（ｔ）に対し数１４に示すようにアジマス圧縮器Ｂ２６内に蓄積されたアジマス参照関数ｓ８（ｔ）との相関が演算され、ｓ１５（μ）が算出される。この相関演算は他のレンジビンに対しても同様で所要のレンジ幅すべてにわたって行われる。データレコーダ１９ではトリガ信号発生器１から出力されるトリガ信号にもとづいてアジマス圧縮器Ｂ２６からの出力が記録される。
【００５９】
【数１４】
【００６０】
一方、アンテナＡ１２で受信された受信波は、送信は偏波Ｑ、受信は偏波ＰとなることからレーダエコーＱＰとしてＴ／ＲスイッチＡ１０を経由してミキサα１３に入力される。このレーダエコーはミキサα１３において安定化局部発振器６からの出力ｓ４（ｔ）と混合され、中間周波帯の信号となる。
【００６１】
ミキサα１３の出力は増幅器Ａ１４で増幅された後、ミキサＡ１５においてコヒーレント発振器３からの出力ｓ２（ｔ）と混合され、ビデオ帯の信号となる。位相補償器Ａ１６ではミキサＡ１５の出力に対しアンテナＡ１２から上記目標までの距離の時間的変化にもとづく位相の変化を補償する。
【００６２】
位相補償器Ａ１６の出力はレンジ圧縮器Ａ１７に入力されて、ランダム信号発生器２で発生された信号ｓ１’（ｔ）とレーダエコーＱＰとの相関が算出される。このレーダエコーＱＰをｓＱＰ（ｔ）とすれば数１５に示す相関演算結果ｓ１６（η）がレンジ圧縮器Ａ１７により得られる。
【００６３】
【数１５】
【００６４】
なお、ランダム信号発生器２よりランダム信号が１／ｆＰＲＦごとに出力されるが、互いに無相関な信号であるためこれにもとづくレーダエコーも互いに異なる。
【００６５】
そして、レンジ圧縮器Ａ１７の出力ｓ１６（η）がアジマス圧縮器Ａ１８に入力される。アジマス圧縮器Ａ１８では２／ｆＰＲＦごとに入力されるレンジ圧縮後のレーダエコーＱＰに対しレンジカーバチャ補正をした後、同一レンジビンにおけるｓ１６（ｔ）の複数のデータｓ１７（ｔ）に対し数１６に示すようにアジマス圧縮器Ａ１８内に蓄積されたアジマス参照関数ｓ８（ｔ）との相関が演算され、ｓ１８（μ）が算出される。この相関演算は他のレンジビンに対しても同様で、所要のレンジ幅すべてにわたって行われる。
【００６６】
【数１６】
【００６７】
データレコーダ１９ではトリガ信号発生器１から出力されるトリガ信号にもとづいてアジマス圧縮器Ａ１８からの出力が記録される。
【００６８】
【発明の効果】
この発明によれば１／ｆＰＲＦごとにアンテナＡとアンテナＢを切換えて送信してレーダエコーＰＰ、ＱＰ、ＱＱ、ＰＱを得、ｆＰＲＦによってはレーダエコーＰＰとＱＰ、およびレーダエコーＱＱとＰＱにおいてレーダエコーが重畳、すなわちレンジアンビギュイティが発生し、この現象はこのレーダ装置から地上を照射するときの入射角が大きくなるにつれ顕著となるが、ランダム信号発生器から１／ｆＰＲＦごとに発生されるランダム信号が互いに無相関であることからレンジ圧縮器Ａ、レンジ圧縮器Ｂでレンジ圧縮を行う際、このようなレンジアンビギュイティを抑圧することができる。従って、レーダエコーＰＰとＱＰ、およびレーダエコーＱＱとＰＱの混在を抑圧するためこれらのレーダエコーから目標の偏波情報を、従来のレーダ装置を用いる場合に比べ高い精度で抽出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるレーダ装置の実施の形態を示す図である。
【図２】従来のレーダ装置の構成を表す図である。
【図３】従来のレーダ装置における送信、受信のタイミング図である。
【図４】トリガ信号発生器より出力されるトリガ信号を時間領域で示した図である。
【図５】トリガ信号に同期してランダム信号発生器より出力されるランダム信号を時間領域で示した図である。
【図６】ランダム信号発生器で発生されるランダム信号の具体的な例を示す図である。
【符号の説明】
１ トリガ信号発生器
２ ランダム信号発生器
３ コヒーレント発振器
４ ミキサＣ
５ 増幅器Ｃ
６ 安定化局部発振器
７ ミキサＤ
８ 高出力増幅器
９ 切換スイッチ
１０ Ｔ／ＲスイッチＡ
１１ Ｔ／ＲスイッチＢ
１２ アンテナＡ
１３ ミキサα
１４ 増幅器Ａ
１５ ミキサＡ
１６ 位相補償器Ａ
１７ レンジ圧縮器Ａ
１８ アジマス圧縮器Ａ
１９ データレコーダ
２０ アンテナＢ
２１ ミキサβ
２２ 増幅器Ｂ
２３ ミキサＢ
２４ 位相補償器Ｂ
２５ レンジ圧縮器Ｂ
２６ アジマス圧縮器Ｂ
２７ 移動プラットフォーム
２８ 送信機
２９ 受信機Ａ
３０ 信号処理器Ａ
３１ データレコーダＡ
３２ 受信機Ｂ
３３ 信号処理器Ｂ
３４ データレコーダＢ
【発明の属する技術分野】
この発明は送信および受信の電波の偏波にもとづいて目標の判別を支援するポラリメトリ合成開口レーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来のレーダ装置を示すもので，郵政省通信総合研究所、宇宙開発事業団発行（平成１０年２月発行，平成１１年２月改訂）のパンフレット「ＣＲＬ／ＮＡＳＤＡ航空機搭載合成開口レーダ」ＰＰ．６に記されているレーダ装置の該当部分を抜粋してわかりやすく示したものである。
【０００３】
図２において、２８は一定のパルス繰返し周波数ｆＰＲＦ ２でＲＦ（無線周波数）パルスを送信する送信機、９はｆＰＲＦ ２に同期して送信機２８からの出力を交互に切換える切換スイッチ、１０および１１はそれぞれＴ／ＲスイッチＡ、Ｔ／ＲスイッチＢ、１２は偏波Ｐを送信および受信するアンテナＡ、２０は上記偏波Ｐに直交する偏波Ｑを送信および受信するアンテナＢ、２９および３２はそれぞれ周波数変換、増幅を行う同一機能をもった受信機Ａ、受信機Ｂ、３０および３３はそれぞれレンジ圧縮、合成開口処理によるアジマス圧縮、データ圧縮などを行う同一機能をもった信号処理器Ａ、信号処理器Ｂ、３１および３４はそれぞれデータを記録する同一機能をもったデータレコーダＡ、データレコーダＢ、２７はこれらの装置すべてを搭載する移動プラットフォームである。
【０００４】
次に動作について説明する。図３に示すように送信機２８より１／ｆＰＲＦ ２の時間間隔で送信パルスが出力され、例えば＃Ｎ番目の送信パルス発生時から１／ｆＰＲＦ ２までの区間に対しては切換スイッチ９はイに接の状態となり，＃（Ｎ＋１）番目の送信パルス発生時から１／ｆＰＲＦ ２までの区間に対しては切換スイッチ９はロに接の状態となるよう１／ｆＰＲＦ ２ごとに交互に切換わるものとする。
【０００５】
切換スイッチ９を通過した送信パルスはＴ／ＲスイッチＡ１０またはＴ／ＲスイッチＢ１１を経由してアンテナＡ１２またはアンテナＢ２０に出力される。
【０００６】
さて、＃Ｎ番目の送信パルスはアンテナＡ１２から偏波Ｐとして放射され、目標で反射されるとき偏波Ｐの成分のみならず偏波Ｑの成分も反射波として発生し、それぞれアンテナＡ１２およびアンテナＢ２０により受信される。
【０００７】
このときアンテナＡ１２で受信された受信波は、送信は偏波Ｐ、受信も偏波Ｐであることから図３にはＰＰとしてレーダエコーが記されている。このレーダエコーはＴ／ＲスイッチＡ１０を経由した後、受信機Ａ２９で周波数変換、増幅される。受信機Ａ２９の出力に対し、信号処理器Ａ３０ではレンジ圧縮、合成開口処理によるアジマス圧縮、およびデータ圧縮などが行われてデータレコーダＡ３１に記録される。
【０００８】
一方、アンテナＢ２０で受信された受信波は、送信は偏波Ｐ、受信は偏波Ｑであることから図３にはＰＱとしてレーダエコーが記されている。このレーダエコーは同様にＴ／ＲスイッチＢ１１を経由した後、受信機Ｂ３２で周波数変換、増幅される。受信機Ｂ３２の出力に対し信号処理器Ｂ３３ではレンジ圧縮、合成開口処理によるアジマス圧縮、およびデータ圧縮などが行われてデータレコーダＢ３４に記録される。
【０００９】
同様に、＃（Ｎ＋１）番目の送信パルスがアンテナＢ２０から偏波Ｑとして放射され、上記の目標で反射されるとき偏波Ｑの成分のみならず偏波Ｐの成分も反射波として発生し、それぞれアンテナＢ２０およびアンテナＡ１２により受信される。このときアンテナＢ２０で受信された受信波は、送信は偏波Ｑ、受信は偏波Ｑであることから図３にはＱＱとしてレーダエコーが記されている。このレーダエコーは同様にＴ／ＲスイッチＢ１１を経由した後、受信機Ｂ３２で周波数変換、増幅される。受信機Ｂ３２の出力に対し信号処理器Ｂ３３ではレンジ圧縮、合成開口処理によるアジマス圧縮、およびデータ処理などが行われてデータレコーダＢ３４に記録される。．
【００１０】
一方，アンテナＡ１２で受信された受信波は、送信は偏波Ｑ、受信は偏波Ｐであることから図３にはＱＰとしてレーダエコーが記されている。このレーダエコーはＴ／ＲスイッチＡ１０を経由した後、受信機Ａ２９で周波数変換、増幅される。受信機Ａ２９の出力に対し、信号処理器Ａ３０ではレンジ圧縮、合成開口処理によるアジマス圧縮、およびデータ圧縮などが行われてデータレコーダＡ３１に記録される。
【００１１】
なお、信号処理器Ａ３０により合成開口処理によるアジマス圧縮が行われる場合では信号処理器Ａ３０にＰＰおよびＱＰのレーダエコーが交互に入力されるので、ＰＰとＱＰのレーダエコーを分離してＰＰのみ、およびＱＰのみのレーダエコーそれぞれに対し合成開口処理によるアジマス圧縮が行われる。同様に信号処理器Ｂ３３により合成開口処理によるアジマス圧縮が行われる場合では信号処理器Ｂ３３にＰＱおよびＱＱのレーダエコーが交互に入力されるので、ＰＱとＱＱのレーダエコーを分離してＰＱのみ、およびＱＱのみのレーダエコーそれぞれに対し合成開口処理によるアジマス圧縮が行われる。
【００１２】
ただし、以上の動作は移動プラットフォーム２７が一定速度で移動しつつ行われるものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレーダ装置は以上のように構成されているので、この種のレーダ装置により地上をアンテナＡ１２およびアンテナＢ２０により照射して、図３に示すレーダエコーＰＰとレーダエコーＱＰ、あるいはレーダエコーＰＱとレーダエコーＱＱがｆＰＲＦ ２の増大にともない大きく重畳する場合ではそれぞれのレーダエコーＰＰとＱＰ、およびＰＱとＱＱが混在する結果、これらのレーダエコーを単独に観測することができない問題が生じた。従って、このような場合には従来のレーダ装置ではポラリメトリ観測を行うことはむずかしかった。
【００１４】
この発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、レーダエコーＰＰとＱＰ，あるいはレーダエコーＰＱとＱＱが重畳する場合でもこの種のレーダ装置によるポラリメトリ観測を容易にすることを目的とする。
【００１５】
この発明によるレーダ装置はパルス繰返し周波数に対応してトリガ信号を出力するトリガ信号発生器と、上記トリガ信号発生器の出力にもとづいて所定の時間幅にわたってランダム信号を発生し、かつ他の時刻に上記トリガ信号発生器にもとづいて発生されたランダム信号とは無相関の信号を発生するランダム信号発生器と、中間周波数の連続波を出力するコヒーレント発振器と、上記ランダム信号発生器の出力と上記コヒーレント発振器の出力を混合するミキサＣと、上記ミキサＣの出力を増幅する増幅器Ｃと、無線周波数の連続波を出力する安定化局部発振器と、上記安定化局部発振器の出力と上記増幅器Ｃの出力を混合するミキサＤと、上記ミキサＤの出力を増幅する高出力増幅器と、上記高出力増幅器に接続され、かつトリガ信号発生器の出力にもとづいて上記高出力増幅器の出力を入力として出力端イまたは出力端ロに切換える切換スイッチと、上記切換スイッチの出力端イに接続されたＴ／ＲスイッチＡと、上記Ｔ／ＲスイッチＡに接続されて偏波Ｐを送信すると共に上記偏波Ｐを受信するアンテナＡと、上記Ｔ／ＲスイッチＡに接続されて上記アンテナＡからの出力と上記安定化局部発振器の出力を混合するミキサαと、上記ミキサαの出力を増幅する増幅器Ａと、上記増幅器Ａの出力と上記コヒーレント発振器の出力を混合するミキサＡと、上記ミキサＡの出力に対し上記アンテナＡから対象目標までの距離の時間的な変化にもとづく位相の変化を補償する位相補償器Ａと、上記位相補償器Ａの出力と上記ランダム信号発生器で発生されるランダム信号との相関を算出するレンジ圧縮器Ａと、上記レンジ圧縮器Ａの出力にもとづいてアジマス方向に圧縮するアジマス圧縮器Ａと、上記トリガ信号発生器で発生されるトリガ信号に同期して上記アジマス圧縮器Ａの出力を記録するデータレコーダと、上記切換スイッチの出力端ロに接続されたＴ／ＲスイッチＢと、上記Ｔ／ＲスイッチＢに接続されて上記偏波Ｐに直交する偏波Ｑを送信すると共に上記偏波Ｑを受信するアンテナＢと、上記Ｔ／ＲスイッチＢに接続されて上記アンテナＢからの出力と上記安定化局部発振器の出力を混合するミキサβと、上記ミキサβの出力を増幅する増幅器Ｂと、上記増幅器Ｂの出力と上記コヒーレント発振器の出力を混合するミキサＢと、上記ミキサＢの出力に対し上記アンテナＢから上記対象目標までの距離の時間的変化にもとづく位相の変化を補償する位相補償器Ｂと、上記位相補償器の出力と上記ランダム信号発生器で発生されるランダム信号との相関を算出するレンジ圧縮器Ｂと、上記レンジ圧縮器Ｂの出力にもとづいてアジマス方向に圧縮し、この圧縮結果を上記データレコーダに記録するため上記トリガ信号発生器で発生されたトリガ信号に同期して上記データレコーダに出力するアジマス圧縮器Ｂと、上記の装置すべてを搭載する移動プラットフォームとを備えたものである。
【００１６】
【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を示す構成図であり、図において１はパルス繰返し周波数に対応してトリガ信号を出力するトリガ信号発生器、２はトリガ信号発生器の出力にもとづいて所定の時間幅にわたってランダム信号を発生し、かつ他の時刻に上記トリガ信号発生器にもとづいて発生されたランダム信号とは無相関の信号を発生するランダム信号発生器、３は中間周波数の連続波を出力するコヒーレント発振器、４はランダム信号発生器の出力とコヒーレント発振器の出力を混合するミキサＣ、５はミキサＣ４の出力を増幅する増幅器Ｃ、６は無線周波数の連続波を出力する安定化局部発振器、７は安定化局部発振器６の出力と増幅器Ｃ５の出力を混合するミキサＤ、８はミキサＤ７の出力を増幅する高出力増幅器、９はトリガ信号発生器１の出力にもとづいて高出力増幅器８の出力を入力として出力端イまたは出力端ロに切換える切換スイッチ、１０はＴ／ＲスイッチＡ、１１はＴ／ＲスイッチＢ、１２は偏波Ｐを送受信するアンテナＡ、２０は上記偏波Ｐに直交する偏波Ｑを送受信するアンテナＢ、１３はアンテナＡ１２からの出力と安定化局部発振器６の出力を混合するミキサα、２１はアンテナＢ２０からの出力と安定化局部発振器６の出力を混合するミキサβ、１４はミキサα１３の出力を増幅する増幅器Ａ、２２はミキサβ２１の出力を増幅する増幅器Ｂ、１５は増幅器Ａ１４の出力とコヒーレント発振器３の出力を混合するミキサＡ、２３は増幅器Ｂ２２の出力とコヒーレント発振器３の出力を混合するミキサＢ、１６はミキサＡ１５の出力に対しアンテナＡ１２から対象目標までの距離の時間的な変化にもとづく位相の変化を補償する位相補償器Ａ，２４はミキサＢ２３の出力に対しアンテナＢ２０から上記対象目標までの距離の時間的な変化にもとずく位相の変化を補償する位相補償器Ｂ、１７は位相補償器Ａ１６の出力とランダム信号発生器２で発生されるランダム信号との相関を算出するレンジ圧縮器Ａ、２５は位相補償器Ｂ２４の出力とランダム信号発生器２で発生されるランダム信号との相関を算出するレンジ圧縮器Ｂ、１８はレンジ圧縮器Ａ１８の出力にもとづいてアジマス方向に圧縮するアジマス圧縮器Ａ、２６はレンジ圧縮器Ｂ２５の出力にもとづいてアジマス方向に圧縮するアジマス圧縮器Ｂ、１９はトリガ信号発生器１で発生されるトリガ信号に同期してアジマス圧縮器Ａ１８およびアジマス圧縮器Ｂ２６の出力を記録するデータレコーダ、２７は上記１〜２６までの装置をすべて搭載して一定速度で移動することのできる移動プラットフォームである。
【００１７】
次に動作について説明する。まず、トリガ信号発生器１よりｆＰＲＦのパルス繰返し周波数でトリガ信号が図４に示すように発生される。また、図５に示すように上記トリガ信号に同期してランダム信号発生器２よりパルス幅τのランダム信号が発生される。このランダム信号はτ０＜＜τを満足するτ０により、τ０ごとに無相関の乱数、例えばガウス分布に従う乱数、あるいは一様乱数、あるいは＋１ないしは−１の値がランダムに現れるようなものなどからなる。このようなランダム信号は１／ｆＰＲＦごとに発生されるが、ランダム信号間に相関がないものとする。
【００１８】
一例として、ｔ＝ｎτ０（ｎ＝−Ｍ／２，…，−１，…，Ｍ／２，ただしＭは偶数）において＋１、または−１の値がランダムに現れる関数ｒａｎｄ２（ｎ）を考える場合では、ランダム信号は数１に示すｓ１（ｔ）となる。
【００１９】
【数１】
ただし、数１においてδ（ｔ）はディラックのデルタ関数を表し、ｓｉｇ（ｔ）の前の記号はコンボリューション積分を表す演算記号で、これは数２により定義される。
【００２１】
【数２】
また、ｓｉｇ（ｔ）は数３により表されるもので、周波数ｆｓｉｇの正弦波がτ０の区間持続することを表す関数である。
【００２３】
【数３】
ただし、数３においてｒｅｃｔ（ｔ／τ０）は数４により定義される。
【００２５】
【数４】
なお、数１のｓ１（ｔ）を図で表せば図６となる。
【００２７】
コヒーレント発振器３では数５に示す中間周波数ｆＩＦの連続した信号ｓ２（ｔ）が発生される。
【００２８】
【数５】
ミキサＣ４ではコヒーレント発振器３の出力ｓ２（ｔ）とランダム信号発生器２の出力ｓ１（ｔ）が混合されて数６に示す信号ｓ３（ｔ）が出力され、増幅器Ｃ５で増幅される。
【００３０】
【数６】
安定化局部発振器６では数７に示す無線周波数ｆＲＦの連続した信号ｓ４（ｔ）が発生される。
【００３２】
【数７】
ミキサＤ７では安定化局部発振器６の出力ｓ４（ｔ）と増幅器Ｃ５の出力が混合された後、高出力増幅器８で増幅されて数８に示す信号ｓ５（ｔ）が出力される。ただし、数８においてＡ０は増幅器Ｃ５と高出力増幅器８により増幅された後の信号ｓ５（ｔ）の振幅を表す。
【００３４】
【数８】
切換スイッチ９はトリガ信号発生器１から１／ｆＰＲＦごとに発生されるトリガ信号にもとづいてイまたはロに接の状態が交互に切り替わり、この結果高出力増幅器８の出力はＴ／ＲスイッチＡ１０またはＴ／ＲスイッチＢ１１に１／ｆＰＲＦごとに交互に入力される。
【００３６】
切換スイッチ９がイに接の状態で高出力増幅器８の出力がＴ／ＲスイッチＡ１０を経由する場合では、高出力増幅器８の出力はアンテナＡ１２から偏波Ｐとして放射され、目標で反射されるとき偏波Ｐの成分のみならず偏波Ｑの成分も反射波として発生し、それぞれアンテナＡ１２およびアンテナＢ２０により受信される。
【００３７】
このときアンテナＡ１２で受信された受信波は、送信は偏波Ｐ、受信も偏波Ｐとなることから、レーダエコーＰＰとしてＴ／ＲスイッチＡ１０を経由してミキサα１３に入力される。このレーダエコーはミキサα１３において安定化局部発振器６からの出力ｓ４（ｔ）と混合され、中間周波帯の信号となる。
【００３８】
ミキサα１３の出力は増幅器Ａ１４で増幅された後、ミキサＡ１５においてコヒーレント発振器３からの出力ｓ２（ｔ）と混合され、ビデオ帯の信号となる。位相補償器Ａ１６ではミキサＡ１５の出力に対しアンテナＡ１２から上記目標までの距離の時間的変化にもとづく位相の変化を補償する。
【００３９】
位相補償器Ａ１６の出力はレンジ圧縮器Ａ１７に入力されて、ランダム信号発生器２で発生された信号ｓ１（ｔ）とレーダエコーＰＰとの相関が算出される。このレーダエコーＰＰをｓｐｐ（ｔ）とすれば数９に示す相関演算結果ｓ６（η）がレンジ圧縮器Ａ１７により得られる。ただし、数９において＊は複素共役を表し、ηはｓｐｐ（ｔ）の時間波形とｓ１（ｔ）の時間波形との時間ずれを表す。
【００４０】
【数９】
なお、ランダム信号発生器２よりランダム信号が１／ｆＰＲＦごとに出力されるが、互いに無相関の信号であるためこれにもとづくレーダエコーも互いに異なる。
【００４２】
そして、レンジ圧縮器Ａ１７の出力ｓ６（η）がアジマス圧縮器Ａ１８に入力される。アジマス圧縮器Ａ１８では２／ｆＰＲＦごとに入力されるレンジ圧縮後のレーダエコーＰＰに対しレンジカーバチャ補正をした後、同一レンジビンにおけるｓ６（ｔ）の複数のデータｓ７（ｔ）に対し数１０に示すようにアジマス圧縮器Ａ１８内に蓄積されたアジマス参照関数ｓ８（ｔ）との相関が演算され、ｓ９（μ）が算出される。この相関演算は他のレンジビンに対しても同様で、所要のレンジ幅すべてにわたって行われる。ただし、数１０においてμはｓ７（ｔ）の時間波形とｓ８（ｔ）の時間波形との時間ずれを表す。
【００４３】
【数１０】
データレコーダ１９ではトリガ信号発生器１から出力されるトリガ信号にもとづいてアジマス圧縮器Ａ１８からの出力が記録される。
【００４５】
一方、アンテナＢ２０で受信された受信波は、送信は偏波Ｐ、受信は偏波ＱとなることからレーダエコーＰＱとしてＴ／ＲスイッチＢ１１を経由してミキサβ２１に入力される。このレーダエコーはミキサβ２１において安定化局部発振器６からの出力ｓ４（ｔ）と混合され、中間周波帯の信号となる。
【００４６】
ミキサβ２１の出力は増幅器Ｂ２２で増幅された後、ミキサＢ２３においてコヒーレント発振器３からの出力ｓ２（ｔ）と混合され、ビデオ帯の信号となる。位相補償器Ｂ２４ではミキサＢ２３の出力に対しアンテナＢ２０から上記目標までの距離の時間的変化にもとづく位相の変化を補償する。
【００４７】
位相補償器Ｂ２４の出力はレンジ圧縮器Ｂ２５に入力されて、ランダム信号発生器２で発生された信号ｓ１（ｔ）とレーダエコーＰＱとの相関が算出される。このレーダエコーＰＱをｓＰＱ（ｔ）とすれば数１１に示す相関演算結果ｓ１０（η）がレンジ圧縮器Ｂ２５より得られる。
【００４８】
【数１１】
なお、ランダム信号発生器２よりランダム信号が１／ｆＰＲＦごとに出力されるが、互いに無相関の信号であるためこれにもとづくレーダエコーも互いに異なる。
【００５０】
そして、レンジ圧縮器Ｂ２５の出力ｓ１０（η）がアジマス圧縮器Ｂ２６に入力される。アジマス圧縮器Ｂ２６では２／ｆＰＲＦごとに入力されるレンジ圧縮後のレーダエコーＰＱに対しレンジカーバチャ補正をした後、同一レンジビンにおけるｓ１０（ｔ）の複数のデータｓ１１（ｔ）に対し数１２に示すようにアジマス圧縮器Ｂ２６内に蓄積されたアジマス参照関数ｓ８（ｔ）との相関が演算され、ｓ１２（μ）が算出される。この相関演算は他のレンジビンに対しても同様で所要のレンジ幅すべてにわたって行われる。データレコーダ１９ではトリガ信号発生器１から出力されるトリガ信号にもとづいてアジマス圧縮器Ｂ２６からの出力が記録される。
【００５１】
【数１２】
同様にして、切換スイッチ９がロに接の状態で高出力増幅器８の出力がＴ／ＲスイッチＢ１１を経由する場合では、高出力増幅器８の出力はアンテナＢ２０から偏波Ｑとして放射され、目標で反射されるとき偏波Ｑの成分のみならず偏波Ｐの成分も反射波として発生し、それぞれアンテナＢ２０およびアンテナＡ１２により受信される。
【００５３】
このときアンテナＢ２０で受信された受信波は、送信は偏波Ｑ、受信も偏波Ｑとなることから、レーダエコーＱＱとしてＴ／ＲスイッチＢ１１を経由してミキサβ２１に入力される。このレーダエコーはミキサβ２１において安定化局部発振器６からの出力ｓ４（ｔ）と混合され、中間周波帯の信号となる。
【００５４】
ミキサβ２１の出力は増幅器Ｂ２２で増幅された後、ミキサＢ２３においてコヒーレント発振器３からの出力ｓ２（ｔ）と混合され、ビデオ帯の信号となる。位相補償器Ｂ２４ではミキサＢ２３の出力に対しアンテナＢ２０から上記目標までの距離の時間的変化にもとづく位相の変化を補償する。
【００５５】
位相補償器Ｂ２４の出力はレンジ圧縮器Ｂ２５に入力されて、ランダム信号発生器２で発生された信号ｓ１’（ｔ）とレーダエコーＱＱとの相関が算出される。このレーダエコーＱＱをｓＱＱ（ｔ）とすれば数１３に示す相関演算結果ｓ１３（η）がレンジ圧縮器Ｂ２５より得られる。ただし、数１３に示すｓ１’（ｔ）は数１に示すｓ１（ｔ）と同様にランダム信号発生器２で発生されるが、ｓ１’（ｔ）とｓ１（ｔ）は無相関である。
【００５６】
【数１３】
なお、ランダム信号発生器２よりランダム信号が１／ｆＰＲＦごとに出力されるが、互いに無相関の信号であるためこれにもとづくレーダエコーも互いに異なる。
【００５８】
そして、レンジ圧縮器Ｂ２５の出力ｓ１３（η）がアジマス圧縮器Ｂ２６に入力される。アジマス圧縮器Ｂ２６では２／ｆＰＲＦごとに入力されるレンジ圧縮後のレーダエコーＱＱに対しレンジカーバチャ補正をした後、同一レンジビンにおけるｓ１３（ｔ）の複数のデータｓ１４（ｔ）に対し数１４に示すようにアジマス圧縮器Ｂ２６内に蓄積されたアジマス参照関数ｓ８（ｔ）との相関が演算され、ｓ１５（μ）が算出される。この相関演算は他のレンジビンに対しても同様で所要のレンジ幅すべてにわたって行われる。データレコーダ１９ではトリガ信号発生器１から出力されるトリガ信号にもとづいてアジマス圧縮器Ｂ２６からの出力が記録される。
【００５９】
【数１４】
一方、アンテナＡ１２で受信された受信波は、送信は偏波Ｑ、受信は偏波ＰとなることからレーダエコーＱＰとしてＴ／ＲスイッチＡ１０を経由してミキサα１３に入力される。このレーダエコーはミキサα１３において安定化局部発振器６からの出力ｓ４（ｔ）と混合され、中間周波帯の信号となる。
【００６１】
ミキサα１３の出力は増幅器Ａ１４で増幅された後、ミキサＡ１５においてコヒーレント発振器３からの出力ｓ２（ｔ）と混合され、ビデオ帯の信号となる。位相補償器Ａ１６ではミキサＡ１５の出力に対しアンテナＡ１２から上記目標までの距離の時間的変化にもとづく位相の変化を補償する。
【００６２】
位相補償器Ａ１６の出力はレンジ圧縮器Ａ１７に入力されて、ランダム信号発生器２で発生された信号ｓ１’（ｔ）とレーダエコーＱＰとの相関が算出される。このレーダエコーＱＰをｓＱＰ（ｔ）とすれば数１５に示す相関演算結果ｓ１６（η）がレンジ圧縮器Ａ１７により得られる。
【００６３】
【数１５】
なお、ランダム信号発生器２よりランダム信号が１／ｆＰＲＦごとに出力されるが、互いに無相関な信号であるためこれにもとづくレーダエコーも互いに異なる。
【００６５】
そして、レンジ圧縮器Ａ１７の出力ｓ１６（η）がアジマス圧縮器Ａ１８に入力される。アジマス圧縮器Ａ１８では２／ｆＰＲＦごとに入力されるレンジ圧縮後のレーダエコーＱＰに対しレンジカーバチャ補正をした後、同一レンジビンにおけるｓ１６（ｔ）の複数のデータｓ１７（ｔ）に対し数１６に示すようにアジマス圧縮器Ａ１８内に蓄積されたアジマス参照関数ｓ８（ｔ）との相関が演算され、ｓ１８（μ）が算出される。この相関演算は他のレンジビンに対しても同様で、所要のレンジ幅すべてにわたって行われる。
【００６６】
【数１６】
データレコーダ１９ではトリガ信号発生器１から出力されるトリガ信号にもとづいてアジマス圧縮器Ａ１８からの出力が記録される。
【００６８】
【発明の効果】
この発明によれば１／ｆＰＲＦごとにアンテナＡとアンテナＢを切換えて送信してレーダエコーＰＰ、ＱＰ、ＱＱ、ＰＱを得、ｆＰＲＦによってはレーダエコーＰＰとＱＰ、およびレーダエコーＱＱとＰＱにおいてレーダエコーが重畳、すなわちレンジアンビギュイティが発生し、この現象はこのレーダ装置から地上を照射するときの入射角が大きくなるにつれ顕著となるが、ランダム信号発生器から１／ｆＰＲＦごとに発生されるランダム信号が互いに無相関であることからレンジ圧縮器Ａ、レンジ圧縮器Ｂでレンジ圧縮を行う際、このようなレンジアンビギュイティを抑圧することができる。従って、レーダエコーＰＰとＱＰ、およびレーダエコーＱＱとＰＱの混在を抑圧するためこれらのレーダエコーから目標の偏波情報を、従来のレーダ装置を用いる場合に比べ高い精度で抽出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるレーダ装置の実施の形態を示す図である。
【図２】従来のレーダ装置の構成を表す図である。
【図３】従来のレーダ装置における送信、受信のタイミング図である。
【図４】トリガ信号発生器より出力されるトリガ信号を時間領域で示した図である。
【図５】トリガ信号に同期してランダム信号発生器より出力されるランダム信号を時間領域で示した図である。
【図６】ランダム信号発生器で発生されるランダム信号の具体的な例を示す図である。
【符号の説明】
１ トリガ信号発生器
２ ランダム信号発生器
３ コヒーレント発振器
４ ミキサＣ
５ 増幅器Ｃ
６ 安定化局部発振器
７ ミキサＤ
８ 高出力増幅器
９ 切換スイッチ
１０ Ｔ／ＲスイッチＡ
１１ Ｔ／ＲスイッチＢ
１２ アンテナＡ
１３ ミキサα
１４ 増幅器Ａ
１５ ミキサＡ
１６ 位相補償器Ａ
１７ レンジ圧縮器Ａ
１８ アジマス圧縮器Ａ
１９ データレコーダ
２０ アンテナＢ
２１ ミキサβ
２２ 増幅器Ｂ
２３ ミキサＢ
２４ 位相補償器Ｂ
２５ レンジ圧縮器Ｂ
２６ アジマス圧縮器Ｂ
２７ 移動プラットフォーム
２８ 送信機
２９ 受信機Ａ
３０ 信号処理器Ａ
３１ データレコーダＡ
３２ 受信機Ｂ
３３ 信号処理器Ｂ
３４ データレコーダＢ
Claims (1)
- パルス繰返し周波数に対応してトリガ信号を出力するトリガ信号発生器と、上記トリガ信号発生器の出力にもとづいて所定の時間幅にわたってランダム信号を発生し、かつ他の時刻に上記トリガ信号発生器にもとづいて発生されたランダム信号とは無相関の信号を発生するランダム信号発生器と、中間周波数の連続波を出力するコヒーレント発振器と、上記ランダム信号発生器の出力と上記コヒーレント発振器の出力を混合するミキサＣと、上記ミキサＣの出力を増幅する増幅器Ｃと、無線周波数の連続波を出力する安定化局部発振器と、上記安定化局部発振器の出力と上記増幅器Ｃの出力を混合するミキサＤと、上記ミキサＤの出力を増幅する高出力増幅器と、上記高出力増幅器に接続され、かつトリガ信号発生器の出力にもとづいて上記高出力増幅器の出力を入力として出力端イまたは出力端ロに切換える切換スイッチと、上記切換スイッチの出力端イに接続されたＴ／ＲスイッチＡと、上記Ｔ／ＲスイッチＡに接続されて偏波Ｐを送信すると共に上記偏波Ｐを受信するアンテナＡと、上記Ｔ／ＲスイッチＡに接続されて上記アンテナＡからの出力と上記安定化局部発振器の出力を混合するミキサαと、上記ミキサαの出力を増幅する増幅器Ａと、上記増幅器Ａの出力と上記コヒーレント発振器の出力を混合するミキサＡと、上記ミキサＡの出力に対し上記アンテナＡから対象目標までの距離の時間的な変化にもとづく位相の変化を補償する位相補償器Ａと、上記位相補償器Ａの出力と上記ランダム信号発生器で発生されるランダム信号との相関を算出するレンジ圧縮器Ａと、上記レンジ圧縮器Ａの出力にもとづいてアジマス方向に圧縮するアジマス圧縮器Ａと、上記トリガ信号発生器で発生されるトリガ信号に同期して上記アジマス圧縮器Ａの出力を記録するデータレコーダと、上記切換スイッチの出力端ロに接続されたＴ／ＲスイッチＢと、上記Ｔ／ＲスイッチＢに接続されて上記偏波Ｐに直交する偏波Ｑを送信すると共に上記偏波Ｑを受信するアンテナＢと、上記Ｔ／ＲスイッチＢに接続されて上記アンテナＢからの出力と上記安定化局部発振器の出力を混合するミキサβと、上記ミキサβの出力を増幅する増幅器Ｂと、上記増幅器Ｂの出力と上記コヒーレント発振器の出力を混合するミキサＢと、上記ミキサＢの出力に対し上記アンテナＢから上記対象目標までの距離の時間的変化にもとづく位相の変化を補償する位相補償器Ｂと、上記位相補償器の出力と上記ランダム信号発生器で発生されるランダム信号との相関を算出するレンジ圧縮器Ｂと、上記レンジ圧縮器Ｂの出力にもとづいてアジマス方向に圧縮し、この圧縮結果を上記データレコーダに記録するため上記トリガ信号発生器で発生されたトリガ信号に同期して上記データレコーダに出力するアジマス圧縮器Ｂと、上記の装置すべてを搭載する移動プラットフォームとを備えたことを特徴とするレーダ装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003003355A JP2004219096A (ja) | 2003-01-09 | 2003-01-09 | レーダ装置 |
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ID=32894644
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003003355A Pending JP2004219096A (ja) | 2003-01-09 | 2003-01-09 | レーダ装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2008275382A (ja) * | 2007-04-26 | 2008-11-13 | Mitsubishi Electric Corp | Ｆｍ−ｃｗ偏波レーダ装置 |
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-
2003
- 2003-01-09 JP JP2003003355A patent/JP2004219096A/ja active Pending
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