JP2005300353A

JP2005300353A - レーダ装置

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Publication number: JP2005300353A
Application number: JP2004117042A
Authority: JP
Inventors: Susumu Shiraishi; 將白石; Takashi Kakimoto; 隆柿元; Takashi Sato; 貴志佐藤; Teruyuki Hara; 照幸原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-04-12
Filing date: 2004-04-12
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2024-04-12
Also published as: JP4481067B2

Abstract

【課題】与えられた要求覆域に対して、各レーダで探知すべき覆域を最適化し、短いデータ更新間隔で要求覆域を探知できるレーダ装置を得る。
【解決手段】要求覆域内に割り付けられた複数のサンプル点のそれぞれについて、あらかじめデータ更新間隔寄与因子を保持している。また、覆域情報保持手段１０７は、各サンプル点に対してどちらのレーダで探知するかを割り付けたサンプル点フラグを有している。データ更新間隔差最小化手段１０８は、データ更新間隔寄与因子に基づいて、各レーダのデータ更新間隔の差が縮小するように、サンプル点フラグの切り換えを行う。データ更新間隔差が許容値以内となるまでサンプル点フラグの切り換えを実施した結果に基づいてレーダを制御することにより、短いデータ更新間隔で要求覆域を探知できるレーダ装置を得ることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、与えられた要求覆域を複数のレーダを用いて探知するレーダ装置に関する。

従来のレーダ装置には、複数レーダの覆域が重複する部分で費やしていた時間やエネルギーを、覆域の谷間で使用することにより、全体の覆域の拡大を図るものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平５―２９７１３２号公報（第１頁、図１）

しかしながら、従来技術には以下の問題があった。特許文献１は、覆域を拡大することを目的としているが、探知すべき覆域を具体的にどのように各レーダで分担すればよいのかについては記載されていない。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、与えられた要求覆域に対して、各レーダで探知すべき覆域を最適化し、短いデータ更新間隔で要求覆域を探知できるレーダ装置を得ることを目的とする。

本発明に係るレーダ装置は、目標を探知する第１のレーダ及び第２のレーダと、探知すべき領域である要求覆域を保持する要求覆域保持手段と、第１のレーダ及び第２のレーダのそれぞれのレーダ位置及び探知可能範囲に関する情報を含むレーダ固有の情報であるレーダ情報を保持するレーダ情報保持手段と、要求覆域及びレーダ情報に基づいて、要求覆域内に割り付けられた複数のサンプル点について、第１のレーダ及び第２のレーダそれぞれにおけるそれぞれのサンプル点の単位面積あたりあるいは単位体積あたりのレーダ探知に要する時間の定数倍をデータ更新間隔寄与因子として算出するデータ更新間隔寄与因子算出手段と、データ更新間隔寄与因子算出手段で算出されたデータ更新間隔寄与因子を、第１のレーダ、第２のレーダ、及び複数のサンプル点と関連づけて保持するデータ更新間隔寄与因子保持手段と、複数のサンプル点を、第１のレーダが探知すべきサンプル点と、第２のレーダが探知すべきサンプル点と、いずれかのレーダが探知すればよいが第１のレーダが探知するサンプル点と、いずれかのレーダが探知すればよいが第２のレーダが探知するサンプル点とに区分して、その区分した情報をサンプル点フラグとして保持する覆域情報保持手段と、覆域情報保持手段が保持するサンプル点フラグと、データ更新間隔寄与因子保持手段が保持するデータ更新間隔寄与因子に基づいて、複数のサンプル点について、第１のレーダで探知するサンプル点に対応するデータ更新間隔寄与因子の総和として算出された第１のレーダのデータ更新間隔と、第２のレーダで探知するサンプル点に対応するデータ更新間隔寄与因子の総和として算出された第２のレーダのデータ更新間隔とを保持するデータ更新間隔保持手段と、データ更新間隔保持手段に保持されているそれぞれのデータ更新間隔の差であるデータ更新間隔差を算出するデータ更新間隔差算出手段と、データ更新間隔差算出手段で算出されたデータ更新間隔差の絶対値があらかじめ記憶された許容値以下でない場合には、データ更新間隔寄与因子保持手段に保持されている前記データ更新間隔寄与因子に基づいてデータ更新間隔差の絶対値を縮小するために寄与するサンプル点を特定し、覆域情報保持手段に保持されているサンプル点フラグを書き換えるとともに、各サンプル点に対してレーダ位置及び他のサンプル点との位置関係から第１のレーダが探知すべきサンプル点あるいは第２のレーダが探知すべきサンプル点とする制約を覆域制約としてあらかじめ有し、書き換えられた後の覆域情報保持手段に保持されているサンプル点フラグに対して、書き換えられた前記サンプル点以外のサンプル点フラグを覆域制約を満たすように書き換え、書き換えられたサンプル点フラグと、データ更新間隔寄与因子保持手段が保持するデータ更新間隔寄与因子とに基づいて新たにデータ更新間隔を算出し、算出された新たなデータ更新間隔に対してデータ更新間隔差算出手段で算出されたデータ更新間隔差の絶対値があらかじめ記憶された許容値以下となるまで、サンプル点フラグの書き換え処理を反復するデータ更新間隔差最小化手段と、覆域情報保持手段に保持されているサンプル点フラグに基づいて定まるそれぞれの覆域に基づいて、第１のレーダ及び第２のレーダに対するレーダ諸元を算出するレーダ諸元算出手段と、レーダ諸元に基づいて第１のレーダ及び第２のレーダを制御するレーダ制御手段とを備えたものである。

本発明によれば、各レーダのデータ更新間隔差の絶対値が許容値以下となるように覆域境界の最適化を行い、最適化された覆域境界に基づいてレーダを動作させることにより、短いデータ更新間隔で要求覆域を探知できるレーダ装置を実現できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

実施の形態１．
本実施の形態で用いるレーダは、空間中に電磁波を放射し、目標からの反射波を受信して、目標を探知するレーダである。異なる位置に設置されている２つのレーダを用いており、第１のレーダ及び第２のレーダと呼ぶこととする。なお、以下の説明においては、これらのレーダがある方向を探知する間は、ビームの方向は変えないものとする。

したがって、ある方向に距離Ｒだけ離れた点Ａを探知する場合には、レーダ設置位置と点Ａとを結んだ線分上の点も探知していることとなる。これは、レーダ設置位置と点Ａとを結んだ線分上の点Ｂを考えた場合には、点Ｂに存在する目標からの反射波は点Ａに存在する目標からの反射波よりも先にレーダに返ってくるからである。なお、実際にはレーダ設置位置の近傍では、パルス幅に応じて探知不可能な領域が存在するが、ここでは無視するものとする。

レーダによって探知すべき範囲は、あらかじめユーザによって設定されており、この領域を「要求覆域」と呼ぶ。要求覆域は実際には３次元空間の領域であるが、その高度方向の範囲が水平方向の範囲に対して小さい場合には、近似的に２次元平面の領域と考えてもよい。そこで、以下の説明においては、要求覆域は２次元平面の領域であるものとし、また、その平面内に第１のレーダ及び第２のレーダが設置されているものとする。

図１は、本発明の実施の形態１におけるレーダ情報で規定される領域の位置関係を示した図である。図１において、レーダの探知可能範囲は、レーダ設置位置を中心とする扇形形状をしている。また、実施の形態１においては、これら２つの探知可能範囲の和集合が、要求覆域になっているものとする。

第１のレーダ及び第２のレーダが、図１に示すそれぞれの探知可能範囲を全て探知すれば、両者の探知可能範囲は要求覆域を覆うこととなり、要求覆域の全領域を探知できる。しかし、それぞれのレーダの探知可能範囲において、要求覆域以外の範囲、あるいはもう一方のレーダの探知可能範囲と重複している範囲が多くなると、それだけ探知に要する時間が長くなる。

探知に要する時間を短縮するためには、要求覆域以外の探知範囲、あるいは２個のレーダで重複している探知範囲を減らすことが考えられる。図２は、本発明の実施の形態１における２つのレーダの探知範囲（すなわちレーダの覆域）を狭めた状態を示す図である。図２では、２つのレーダの覆域の重複部分をなくしており、第１のレーダによる覆域と第２のレーダによる覆域が、それぞれ異なるハッチングにより示されている。また、図２において、各レーダの覆域の境界となる部分を「覆域境界」と呼ぶ。

第１のレーダ及び第２のレーダの覆域が決まることにより、その覆域を一通り探知するために必要な時間、すなわちデータ更新間隔が定まる。ただし、データ更新間隔は、「覆域を一通り探知するために必要な時間」に対し、あらかじめ定められた正の定数をかけた値として評価してもよいものとする。第１のレーダのデータ更新間隔をＴ１、第２のレーダのデータ更新間隔をＴ２としたとき、Ｔ１とＴ２の大きいほうの値を「統合データ更新間隔」と呼ぶ。本発明の目的は、この統合データ更新間隔を小さくするような覆域境界を求め、求まった覆域境界に対応して定まるそれぞれの覆域を探知するように各レーダを制御することである。

ここで、例えばＴ１＞Ｔ２である場合には、第１のレーダの覆域の一部を第２のレーダに移譲することによって、統合データ更新間隔を下げることができる。従って、統合データ更新間隔が最小となる覆域境界に対しては、Ｔ１＝Ｔ２の関係が成り立つこととなる。逆に、Ｔ１＝Ｔ２となる覆域境界を求められれば、その時の統合データ更新間隔の値は最小にはならないまでも、小さくなることが期待される。本実施の形態は、Ｔ１とＴ２の差が小さくなるように覆域境界を求めるものである。以下の説明において、Ｔ１からＴ２を引いた値のことを「データ更新間隔差」と呼ぶ。

図３は、本発明の実施の形態１におけるレーダ装置の構成図である。目標を探知するレーダとして第１のレーダ１０１及び第２のレーダ１０２の２つが用いられる。第１のレーダ１０１及び第２のレーダ１０２に対する要求覆域は、要求覆域保持手段１０３にあらかじめ保持されている。

また、第１のレーダ１０１及び第２のレーダ１０２に関するレーダ情報は、レーダ情報保持手段１０４に保持されている。ここで「レーダ情報」とはレーダ固有の情報であり、例えば、レーダの設置位置、向き、及び探知可能範囲などの情報を含むものである。

データ更新間隔寄与因子算出手段１０５は、要求覆域保持手段１０３で設定される要求覆域、あるいはレーダ情報保持手段１０４からのレーダ情報により規定される要求覆域において、等間隔に万遍なく覆うサンプル点集合を規定する。図４は、本発明の実施の形態１におけるデータ更新間隔寄与因子算出手段１０５により規定されたサンプル点集合を示した図である。

さらに、データ更新間隔寄与因子算出手段１０５は、サンプル点集合の各サンプル点に対する各レーダのデータ更新間隔寄与因子を算出する。ここで「データ更新間隔寄与因子」とは、要求覆域が２次元の場合は単位面積あたり、３次元の場合は単位体積あたりのデータ更新間隔への寄与分を表す数値である。

ここで、データ更新間隔寄与因子の導出方法を示す前に、その前提となるデータ更新間隔の評価方法について、まず説明する。ただし、ここではパルス圧縮を行うレーダを対象とし、ビームの方向によって利得やビーム幅の変化がない場合を想定している。

まず、ある方向に向けたビームについて、レーダ方程式より下式（１）が成り立つ。ただし、Ｒは探知距離（ビームの方向によって異なることに注意）、Ｄはパルス圧縮率、Ｈはコヒーレント積分数（パルスヒット数）を表す。また、Ｋ_ｉ（ｉ＝１、２、３）は定数を表す。
Ｒ^４＝Ｋ_１・ＤＨ（１）

デューティー比を一定とすると、Ｄ＝Ｋ_２・ＰＲＴ（ただし、ＰＲＴはPulse Repetition Timeの略である）であり、データ更新間隔は下式（２）となる。下式（２）における総和は、各ビームに対応して計算するものとする。
（データ更新間隔）＝Σ（ＰＲＴ・Ｈ）
＝Σ（Ｋ_３・Ｒ^４）（２）

したがって、定数を無視して、データ更新間隔をΣＲ^４によって評価することができる。このとき、レーダから覆域を見込む角度を、一定角度Δθで区切ることを考える。ビーム幅が一定の場合、ある角度内のビーム数は、その角度に比例すると考えられる。

したがって、Δθ内のビーム数はＫ_４・Δθと表すことができる（ただし、Ｋ_４は定数）。さらにΔθ内ではＲがほぼ一定であると考えると、データ更新間隔は一定角度Δθ刻みで取った各方位θについて、θに関する総和としてのＫ_４ΣＲ^４Δθと評価することができる。ここで定数を無視し、Δθを０に近付けることを考えると、データ更新間隔は下式（３）のように積分で近似的に評価できることになる。

ここで、微小な方位範囲ｄθについて、探知距離が微小な値ｄＲだけ変化したという状況を考える。図５は、本発明の実施の形態１におけるデータ更新間隔寄与因子の算出に関する説明図である。この場合、データ更新間隔評価値の変化は、下式（４）のように計算できる。

ここでｄＳは、探知距離の変化に伴う覆域面積の変化を表す。従って、レーダ設置位置より距離Ｒの位置にある面積ｄＳの微小領域は、データ更新間隔に対して４Ｒ^２ｄＳだけ寄与すると考えられる。定数を無視すると、レーダ設置位置より距離Ｒの位置にある面積ｄＳの微小領域のデータ更新間隔への寄与分はＲ^２ｄＳとなる。つまり、レーダ設置位置より距離Ｒの位置における単位面積あたりのデータ更新間隔への寄与分をＲ^２として考えることができる。従って、上記前提におけるレーダ設置位置より距離Ｒの位置のデータ更新間隔寄与因子はＲ^２となる。

覆域を各サンプル点に分割して考えた場合には、図４に示すようにサンプル点を等間隔に取っているため、各サンプル点に対応する微小領域の面積は全て等しいと考えてよい。従って、サンプル点のそれぞれを第１のレーダ１０１、第２のレーダ１０２のいずれが探知するのかが決まっている場合には、第１のレーダ１０１が探知するサンプル点の、第１のレーダに対応するデータ更新間隔寄与因子の総和を算出することにより、第１のレーダのデータ更新間隔を評価することが可能である。

同様に、第２のレーダが探知するサンプル点の、第２のレーダに対応するデータ更新間隔寄与因子の総和を算出することにより、第２のレーダのデータ更新間隔を評価できる。そして、このようにして求められた、第１のレーダのデータ更新間隔から第２のレーダのデータ更新間隔を引くことにより、データ更新間隔差が求められる。

データ更新間隔寄与因子算出手段１０５は、図４に示す各サンプル点において、レーダ毎のデータ更新間隔寄与因子を算出し、その結果をデータ更新間隔寄与因子保持手段１０６に記録する。

覆域情報保持手段１０７は、図４に示したようなサンプル点集合の各サンプル点に対して、第１のレーダ１０１が探知すべきサンプル点、第２のレーダ１０２が探知すべきサンプル点、いずれかのレーダが探知すればよいが第１のレーダが探知するサンプル点、及びいずれかのレーダが探知すればよいが第２のレーダが探知するサンプル点の４種のいずれかを表すサンプル点フラグを保持している。

ここで、「第１のレーダ１０１が探知すべきサンプル点」と「第２のレーダ１０２が探知すべきサンプル点」について説明する。図６は、本発明の実施の形態１における各レーダによるサンプル点の分類を示した図である。図６において、領域１及び領域３は、第１のレーダが探知しなければならない領域である。一方、領域６及び領域７は、第２のレーダが探知しなければならない領域である。

このとき、前述のレーダの性質より、領域１内の点と第１のレーダ１０１の設置位置とを結んだ線分上の点も、第１のレーダ１０１によって探知することになる。領域３、６、７についても同様に考えると、結局、要求覆域のうち、領域１〜３が「第１のレーダ１０１が最低限探知すべき領域」となり、領域５〜７が「第２のレーダ１０２が最低限探知すべき領域」となる。

そして、「第１のレーダ１０１が最低限探知すべき領域」内のサンプル点は、「第１のレーダ１０１が探知すべきサンプル点」としてのサンプル点フラグを保持する。同様に、「第２のレーダ１０２が最低限探知すべき領域」内のサンプル点は、「第２のレーダ１０２が探知すべきサンプル点」としてのサンプル点フラグを保持することになる。

そして、残った領域４は、いずれかのレーダが探知すればよい領域となり、この領域内のサンプル点は、「いずれかのレーダが探知すればよいが第１のレーダ１０１が探知するサンプル点」または「いずれかのレーダが探知すればよいが第２のレーダ１０２が探知するサンプル点」のいずれかのサンプル点フラグを保持することになる。

また、「第１のレーダ１０１が探知すべきサンプル点」と「いずれかのレーダが探知すればよいが第１のレーダ１０１が探知するサンプル点」は、ともに、第１のレーダ１０１が探知するサンプル点となる。また、「第２のレーダ１０２が探知すべきサンプル点」と「いずれかのレーダが探知すればよいが第２のレーダ１０２が探知するサンプル点」は、ともに、第２のレーダ１０２が探知するサンプル点となる。

この時、覆域境界は、第１のレーダ１０１が探知するサンプル点集合と、第２のレーダ１０２が探知するサンプル点集合とを隔てる曲線である。

図７は、本発明の実施の形態１におけるサンプル点フラグの割り付けを示す図である。覆域情報保持手段１０７は、このような４種に分類されたサンプル点フラグを、各サンプル点と対応づけて保持している。

次に、データ更新間隔保持手段１１４は、レーダが探知するサンプル点における、そのレーダに対応するデータ更新間隔寄与因子の総和として評価されるデータ更新間隔を保持する。また、データ更新間隔差算出手段１１５は、データ更新間隔保持手段１１４が保持する各レーダのデータ更新間隔より、データ更新間隔差を算出する。

データ更新間隔差最小化手段１０８は、覆域初期化手段１０９、データ更新間隔算出手段１１０、データ更新間隔差削減手段１１１、覆域制約充足手段１１２、及び終了判定手段１１３から構成されている。このデータ更新間隔差最小化手段１０８は、各レーダについて、覆域制約を満たすように、また、データ更新間隔差を縮小するように、覆域情報保持手段１０７が保持するサンプル点フラグを書き換えて、データ更新間隔保持手段１１４が保持する各レーダのデータ更新間隔を更新する操作を反復するものである。

ここで、覆域制約について説明する。前述のように、本実施の形態１で対象としているレーダでは、ある方向に距離Ｒだけ離れた点Ａを探知する場合には、レーダ設置位置と点Ａとを結んだ線分上の点も探知する。従って、各レーダの覆域に重複部分が存在しないようにするためには、以下の条件が成り立っていなければならないこととなる。

条件１）第１のレーダ１０１が探知する領域内の点について、その点と第１のレーダ１０１の設置位置とを結ぶ線分上に、第２のレーダ１０２が探知する点が存在しない。
条件２）第２のレーダ１０２が探知する領域内の点について、その点と第２のレーダ１０２の設置位置とを結ぶ線分上に、第１のレーダ１０１が探知する点が存在しない。

ここでは、上記条件のことを「覆域制約」と呼ぶ。図８は、本発明の実施の形態１における覆域制約が成り立つ覆域境界を示す図である。また、図９は、本発明の実施の形態１における覆域制約が成り立たない覆域境界を示す図である。

本実施の形態１では、要求覆域をサンプル点集合に離散化して考えているため、覆域制約は以下のように表現できる。
条件１）第１のレーダ１０１が探知する全てのサンプル点について、そのサンプル点と第１のレーダ１０１の設置位置とを結ぶ線分が、第２のレーダ１０２が探知するサンプル点集合の輪郭線と交わらない。
条件２）第２のレーダ１０２が探知する全てのサンプル点について、そのサンプル点と第２のレーダ１０２の設置位置とを結ぶ線分が、第１のレーダ１０１が探知するサンプル点集合の輪郭線と交わらない。

先に示した図７のサンプル点フラグは、この覆域制約を満たしているものである。以上の内容を踏まえて、データ更新間隔差最小化手段１０８の機能について詳細に説明する。

覆域初期化手段１０９は、要求覆域保持手段１０３からの要求覆域と、レーダ情報保持手段１０４からのレーダ情報とに基づいて、覆域制約を満たすように、覆域情報保持手段１０７が保持するサンプル点フラグを初期化する。この際、前述のように「第１のレーダ１０１が探知すべきサンプル点」及び「第２のレーダ１０２が探知すべきサンプル点」については、要求覆域及びレーダ情報より一意に定まる。

そして、それ以外のサンプル点である「いずれかのレーダが探知すればよいが第１のレーダ１０１が探知するサンプル点」または「いずれかのレーダが探知すればよいが第２のレーダ１０２が探知するサンプル点」への割り当てについては、覆域制約を満たすように適当に定めればよい。

データ更新間隔算出手段１１０は、覆域情報保持手段１０７が保持するサンプル点フラグに基づいて、各レーダのデータ更新間隔を評価する。具体的には前述のように、各レーダについて、そのレーダが探知するサンプル点における、そのレーダのデータ更新間隔寄与因子の総和を算出することにより、データ更新間隔を評価する。

データ更新間隔差削減手段１１１は、データ更新間隔が大きいほうのレーダをＡ、データ更新間隔が小さいほうのレーダをＢとすると、覆域情報保持手段１０７が保持するサンプル点フラグに基づいて、覆域境界に隣接する１つまたは複数の「いずれかのレーダが探知すればよいがレーダＡが探知するサンプル点」について、そのサンプル点フラグを「いずれかのレーダが探知すればよいが、レーダＢが探知するサンプル点」に書き換える。

このとき、各レーダのデータ更新間隔寄与因子の和が大きいサンプル点をサンプル点フラグ書き換えの対象として選択することにより、データ更新間隔差をより高速に０に近づけることができる。これは、サンプル点フラグ書き換えに伴うデータ更新間隔差の減少幅が、当該サンプル点における各レーダのデータ更新間隔寄与因子の和に等しいためである。

さらに、データ更新間隔差削減手段１１１は、サンプル点フラグを書き換えたサンプル点に対応するデータ更新間隔寄与因子に基づいて、データ更新間隔保持手段１１４が保持するデータ更新間隔を更新する。なお、サンプル点フラグを書き替えた後のデータ更新間隔の算出は、データ更新間隔差削減手段１１１で行うことも可能だが、データ更新間隔算出手段１１０で行うことも可能である。

例えば、図７に示す状況において、第１のレーダ１０１のデータ更新間隔が、第２のレーダ１０２のデータ更新間隔よりも小さかったとする。この場合、データ更新間隔差削減手段１１１は、「いずれかのレーダが探知すればよいが第２のレーダ１０２が探知するサンプル点」について、その一部のサンプル点フラグを「いずれかのレーダが探知すればよいが第１のレーダ１０１が探知するサンプル点」に書き換えることとなる。

図１０は、本発明の実施の形態１におけるデータ更新間隔差削減手段１１１によるサンプル点フラグの書き換え後の割り付けを示す図である。図７のサンプル点フラグの割り付けに対して、一部のサンプル点が、「いずれかのレーダが探知すればよいが第２のレーダ１０２が探知するサンプル点」から「いずれかのレーダが探知すればよいが第１のレーダ１０１が探知するサンプル点」に書き換えられている。

次に、第１の覆域制約充足手段１１２は、レーダ情報保持手段１０４からのレーダ情報に含まれるレーダ設置位置と、覆域情報保持手段１０７が保持するサンプル点フラグとに基づいて、覆域制約を満たすように、データ更新間隔差削減手段１１１によってサンプル点フラグを書き換えたサンプル点以外のサンプル点に関するサンプル点フラグを修正する。

覆域制約に違反するサンプル点の修正は、データ更新間隔差削減手段１１１によってサンプル点フラグが書き換えられたサンプル点を基準にして行えばよい。例えば、第１のレーダの設置位置に関する覆域制約違反サンプル点の修正は、以下のように行う。

第１の覆域制約充足手段１１２は、データ更新間隔差削減手段１１１によって、第１のレーダ１０１が探知するようにサンプル点フラグが書き換えられたサンプル点Ａについて、第１のレーダ１０１の設置位置とサンプル点Ａとを結ぶ線分が、第２のレーダ１０２が探知するサンプル点集合の輪郭線と交わるかどうかをチェックする。

そして、第１の覆域制約充足手段１１２は、輪郭線が交わる場合には、交わらないように、第２のレーダ１０２が探知するサンプル点を適切に選択してそれらのサンプル点フラグを修正する。

さらに、第１の覆域制約充足手段１１２は、データ更新間隔差削減手段１１１によって、第２のレーダ１０２が探知するようにサンプル点フラグが書き換えられたサンプル点Ｂについては、第１のレーダ１０１の設置位置を起点としてサンプル点Ｂ方向に引いた半直線に関し、サンプル点Ｂよりも第１のレーダ１０１の設置位置から遠距離の範囲が、第１のレーダ１０１が探知するサンプル点集合の輪郭線と交わるかどうかをチェックする。

そして、第１の覆域制約充足手段１１２は、輪郭線が交わる場合には、交わらないように、第１のレーダ１０１が探知するサンプル点を適切に選択してそれらのサンプル点フラグを修正する。第２のレーダの設置位置に関する覆域制約違反サンプル点の修正も、同様にして行う。

さらに、第１の覆域制約充足手段１１２は、サンプル点フラグを修正したサンプル点に対応するデータ更新間隔寄与因子に基づいて、データ更新間隔保持手段１１４が保持するデータ更新間隔を更新する。なお、サンプル点フラグを書き替えた後のデータ更新間隔の算出は、第１の覆域制約充足手段１１２で行うことも可能だが、データ更新間隔算出手段１１０で行うことも可能である。

例えば、データ更新間隔差削減手段１１１による書き換え後のサンプル点フラグの状況が図１０のようであった場合には、これは覆域制約を満たしていない。すなわち、図１０において、第１のレーダ１０１が探知するようにサンプル点が書き換えられた２個のサンプル点のうち右側のサンプル点をＢとした場合、第２のレーダ１０２の設置位置を起点としてサンプル点Ｂ方向に引いた半直線に関し、サンプル点Ｂよりも第２のレーダ１０２の設置位置から遠距離の範囲が、第２のレーダが探知するサンプル点集合の輪郭線と交わるため、覆域制約を満たしていないこととなる。

そこで、第１の覆域制約充足手段１１２は、このような場合に覆域制約を満たすように、一部のサンプル点フラグを修正する。図１１は、本発明の実施の形態１における第１の覆域制約充足手段１１２によるサンプル点フラグの書き換え後の割り付けを示す図である。

次に、終了判定手段１１３は、データ更新間隔差算出手段１１５が出力するデータ更新間隔差が十分０に近い値となった場合に、サンプル点フラグの書き換えを中止するよう、データ更新間隔差削減手段１１１に指示する。データ更新間隔差が十分０に近い値と判断されない間は、データ更新間隔差最小化手段１０８によるサンプル点フラグの書き換えが反復される。

なお、終了判定手段１１３は、データ更新間隔差が十分０に近いか否かは、データ更新間隔差の絶対値があらかじめ決められた許容値以下になるか否かで判断できる。サンプル点フラグの書き換えの反復処理の終了後、レーダ諸元算出手段１１６は、最終的な覆域境界に基づき、対応する覆域を探知するように、各レーダのレーダ諸元を求める。

覆域の形状に合わせて、レーダ設置位置から見た各方向の探知距離を変えるためには、例えばヒット数、パルス幅、ビーム幅などのレーダ諸元を変えることが考えられる。これらのレーダ諸元の適切な値は、レーダ方程式を利用すれば求めることができる。レーダ制御手段１１７は、レーダ諸元算出手段１１６で算出されたレーダ諸元に基づいて第１のレーダ１０１、第２のレーダ１０２を制御する。

次に、フローチャートを参照しながら、本発明の実施の形態１によるレーダ装置の処理動作について説明する。図１２は、本発明の実施の形態１におけるレーダ装置のレーダ諸元最適化処理に関するフローチャートである。まず始めに、要求覆域保持手段１０３に要求覆域を、またレーダ情報保持手段１０４にレーダ情報を設定しておく（Ｓ１２０１）。

続いて、データ更新間隔寄与因子算出手段１０５は、各サンプル点における各レーダのデータ更新間隔寄与因子を算出し、データ更新間隔寄与因子保持手段１０６に記録する（Ｓ１２０２）。さらに、覆域情報保持手段１０７、データ更新間隔差最小化手段１０８、データ更新間隔保持手段１１４、及びデータ更新間隔差算出手段１１５は、データ更新間隔差が十分０に近い覆域境界を算出する（Ｓ１２０３）。

そして、レーダ諸元算出手段１１６は、算出された覆域境界に合わせてレーダ諸元を導出し（Ｓ１２０４）、それに基づいてレーダ制御手段１１７は、第１のレーダ１０１及び第２のレーダ１０２を制御する（Ｓ１２０５）。

次に、図１２のステップＳ１２０３におけるデータ更新間隔差の絶対値最小の（つまり、データ更新間隔差が十分０に近い）覆域境界の算出処理の詳細について説明する。図１３は、本発明の実施の形態１におけるレーダ装置のデータ更新間隔差が十分０に近い覆域境界の算出処理に関するフローチャートである。

まず始めに、覆域初期化手段１０９は、要求覆域保持手段１０３からの要求覆域とレーダ情報保持手段１０４からのレーダ情報とに基づいて、覆域制約を満たすように、覆域情報保持手段１０７が保持するサンプル点フラグを初期化する（Ｓ１３０１）。そのサンプル点フラグに基づいて、データ更新間隔算出手段１１０は、各レーダのデータ更新間隔を評価する（Ｓ１３０２）。

続いて、データ更新間隔差削減手段１１１は、各レーダのデータ更新間隔の評価結果に基づいてデータ更新間隔が大きいほうのレーダが探知するサンプル点を、もう一方のレーダが探知するようにサンプル点フラグを書き換え、それに応じてデータ更新間隔保持手段１１４が保持するデータ更新間隔を更新する（Ｓ１３０３）。

さらに、覆域制約充足手段１１２は、覆域制約を満足するようにサンプル点フラグを書き換え、それに応じてデータ更新間隔保持手段１１４が保持するデータ更新間隔を更新する（Ｓ１３０４）。そして、終了判定手段１１３は、データ更新間隔差算出手段１１５により算出されたデータ更新間隔差の絶対値があらかじめ決められた許容値以下であるか否かを判断する（Ｓ１３０５）。

終了判定手段１１３は、データ更新間隔差の絶対値があらかじめ決められた許容値以下であると判定した場合には、サンプル点フラグの書き換え処理を終了する。一方、終了判定手段１１３は、データ更新間隔差の絶対値があらかじめ決められた許容値よりも大きいと判定した場合には、ステップＳ１３０３に戻り、データ更新間隔差削減手段１１１及び覆域制約充足手段１１２によるサンプル点フラグの書き換え処理が反復される。

実施の形態１によれば、要求覆域をサンプル点集合により離散化して、各サンプル点をどのレーダが探知するかを示すサンプル点フラグの書き換えを、データ更新間隔差の絶対値を縮小する方向に反復処理し、その結果に基づいてレーダを動作させることにより、短いデータ更新間隔で要求覆域を探知できるレーダ装置を実現できる。

さらに、サンプル点フラグの書き換えの反復処理毎に、覆域制約を満たすように調整することにより、覆域制約を満たす適切な覆域境界を得ることができる。さらに、データ更新間隔差を０に近づけるためにサンプル点フラグを書き換えるサンプル点として、各レーダのデータ更新間隔寄与因子の和が大きいサンプル点を選択することにより、データ更新間隔差が０に近い覆域境界を短時間に得ることができる。

なお、本実施の形態１においては、説明を簡便とするために、要求覆域を２次元空間として説明したが、これに限定されない。要求覆域を３次元空間における領域として考えた場合についても、２次元と全く同様の考え方により、データ更新間隔差が十分０に近い覆域境界の導出を行うことができる。

ここでは、３次元空間におけるデータ更新間隔寄与因子の導出方法について、その一例を示しておく。前提として、データ更新間隔を各ビームに関する総和としてのΣＲ^４によって評価する場合を考える（ただし、Ｒは探知距離）。このとき、レーダから覆域を見込む角度を、方位方向に一定角度Δθ、また仰角方向に一定角度Δψで区切ることを考える。

このように区切られた小領域のうち、方位θ、仰角ψの方向にあるものを考える。すると、この小領域の立体角はｃｏｓψ・Δθ・Δψとなる。ビーム幅が一定である場合には、ある小領域内のビーム数は、その小領域の立体角に比例すると考えられる。従って、方位θ、仰角ψの方向にある小領域内のビーム数は、Ｋ_５ｃｏｓψ・Δθ・Δψと表すことができる（ただし、Ｋ_５は定数）。

さらに、これらの小領域内ではＲがほぼ一定であると考えると、データ更新間隔は、方位方向に一定角度Δθ刻み、また仰角方向に一定角度Δψ刻みで取った各方位θ、ψ、について、θ及びψに関する総和としてのＫ_５ΣＲ^４ｃｏｓψ・Δθ・Δψと評価することができる。ここで定数を無視し、Δθを０に近付けることを考えると、データ更新間隔は下式（５）のように積分で近似的に評価できることになる。

ここで、方位θ、仰角ψの方向にある小領域について、探知距離が微小な値ｄＲだけ変化したという状況を考える。図１４は、本発明の実施の形態１における３次元でのデータ更新間隔寄与因子の算出に関する説明図である。この場合、データ更新間隔評価値の変化は、下式（６）のように計算できる。

ここでｄＶは、探知距離の変化に伴う覆域体積の変化を表す。従って、レーダ設置位置より距離Ｒの位置にある体積ｄＶの微小領域は、データ更新間隔に対して４ＲｄＶだけ寄与すると考えられる。定数を無視すると、レーダ設置位置より距離Ｒの位置にある体積ｄＶの微小領域のデータ更新間隔への寄与分はＲｄＶとなる。つまり、レーダ設置位置より距離Ｒの位置における単位体積あたりのデータ更新間隔への寄与分をＲとして考えることができる。従って、上記前提におけるレーダ設置位置より距離Ｒの位置のデータ更新間隔寄与因子はＲとなる。

実施の形態２．
実施の形態２は、新たに統合データ更新間隔最小化手段１２１を備えている点が、実施の形態１と異なる。

図１５は、本発明の実施の形態２におけるレーダ装置の構成図である。追加となっている統合データ更新間隔最小化手段１２１は、変更対象サンプル点選択手段１２２、変更対象サンプル点集合調整手段１２３、及び第２の覆域制約充足手段１２４から構成されている。それ以外の構成は、基本的に実施の形態１における図３の構成と同じである。

統合データ更新間隔最小化手段１２１は、覆域制約を満たすように、また、統合データ更新間隔を縮小するように、覆域情報保持手段１０７が保持するサンプル点フラグを書き換えて、データ更新間隔保持手段１１４が保持するデータ更新間隔を更新する操作を反復する。

なお、以下の説明では、各サンプル点について、第１のレーダのデータ更新間隔寄与因子の、第２のレーダのデータ更新間隔寄与因子に対する比を「データ更新間隔寄与因子比」と呼ぶ。

変更対象サンプル点選択手段１２２は、覆域情報保持手段１０７が保持するサンプル点フラグに基づいて、覆域境界に隣接するサンプル点の中から次の条件を満たすサンプル点の対を選択する。

条件１）「いずれかのレーダが探知すればよいが第１のレーダ１０１が探知するサンプル点」であり、その中で覆域境界に隣接するサンプル点の集合Ｐ（第１の集合に相当）を抽出する。
条件２）「いずれかのレーダが探知すればよいが第２のレーダ１０２が探知するサンプル点」であり、その中で覆域境界に隣接するサンプル点の集合Ｑ（第２の集合に相当）を抽出する。
条件３）集合Ｐと集合Ｑの中から１点ずつを抽出して１対のサンプル点とするが、その際に、集合Ｐから抽出したサンプル点のデータ更新間隔寄与因子比が、集合Ｑから抽出したサンプル点のデータ更新間隔寄与因子比よりも大きくなる関係を有するように、１対のサンプル点を選択する。

このような選択をする際には、集合Ｐからは、データ更新間隔寄与因子比が最大となるサンプル点を選択し、集合Ｑからは、データ更新間隔寄与因子比が最小となるサンプル点を選択すると、１対のサンプル点を容易に選択できる。また、このサンプル点選択に基づくサンプル点フラグ書き換え処理によれば、統合データ更新間隔の減少幅も大きくなる（理由は後述する）。

最終的に選択された１対のサンプル点を（ｐ１、ｑ１）（１対のサンプル点（Ｓ１、Ｓ２）に相当）とする。次に、変更対象サンプル点集合調整手段１２３は、サンプル点ｐ１を含む、「いずれかのレーダが探知すればよいが第１のレーダ１０１が探知するサンプル点」からなる集合の部分集合となる集合Ａと、サンプル点ｑ１を含む、「いずれかのレーダが探知すればよいが第２のレーダ１０２が探知するサンプル点」からなる集合の部分集合となる集合Ｂとを選択する。

そして、変更対象サンプル点集合調整手段１２３は、集合Ａとして選択されたサンプル点を、「いずれかのレーダが探知すればよいが第２のレーダ１０２が探知するサンプル点」となるようにサンプル点フラグを書き換える。さらに、変更対象サンプル点集合調整手段１２３は、集合Ｂとして選択されたサンプル点を、「いずれかのレーダが探知すればよいが第１のレーダ１０１が探知するサンプル点」となるようにサンプル点フラグを書き換える。

このようなサンプル点フラグの書き換えに当たっては、変更対象サンプル点集合調整手段１２３は、サンプル点フラグの書き換え後、第１のレーダ１０１のデータ更新間隔と第２のレーダ１０２のデータ更新間隔とがほぼ等しくなるように、すなわちデータ更新間隔差がほぼ０となるように、２つのサンプル点の集合Ａ、Ｂを選ぶことが必要となる。

すなわち、変更対象サンプル点集合調整手段１２３は、集合Ａ、Ｂを選択する際には、その選択によってサンプル点フラグを書き換えた後のデータ更新間隔差が０に近い値となるか否かを評価する必要がある。この評価は、各レーダのデータ更新間隔を、レーダが探知するサンプル点のデータ更新間隔寄与因子の総和として評価してもよいが、次のように処理すれば、高速に処理することが可能となる。

すなわち、サンプル点フラグ書き換え前のデータ更新間隔差と、サンプル点書き換えに伴うデータ更新間隔差変化とを統合することによって評価すればよい。ここで、サンプル点書き換えに伴うデータ更新間隔差変化は、各サンプル点集合Ａ、Ｂにおいて、それぞれ第１のレーダ１０１及び第２のレーダ１０２のデータ更新間隔寄与因子の総和を求め、さらにＡに対する総和とＢに対する総和の差を求めた値として評価できる。

以下、これを数式により説明する。まず、以下のように記号を定める。
（ΔＴ）_ｏｌｄ：サンプル点フラグ書き換え前のデータ更新間隔差
（ΔＴ）_ｎｅｗ：サンプル点フラグ書き換え後のデータ更新間隔差
Ａ_１：サンプル点集合Ａの第１のレーダ１０１に関するデータ更新間隔寄与因子の総和
Ａ_２：サンプル点集合Ａの第２のレーダ１０２に関するデータ更新間隔寄与因子の総和
Ｂ_１：サンプル点集合Ｂの第１のレーダ１０１に関するデータ更新間隔寄与因子の総和
Ｂ_２：サンプル点集合Ｂの第２のレーダ１０２に関するデータ更新間隔寄与因子の総和

このとき、サンプル点フラグの書き換えによって、第１のレーダ１０１のデータ更新間隔はＢ_１−Ａ_１だけ増加し、一方、第２のレーダ１０２のデータ更新間隔はＡ_２−Ｂ_２だけ増加する。従って、サンプル点フラグ書き換え後のデータ更新間隔差は下式（７）のように算出される。
（ΔＴ）_ｎｅｗ＝（ΔＴ）_ｏｌｄ−｛（Ａ_１＋Ａ_２）−（Ｂ_１＋Ｂ_２）｝（７）

さらに、変更対象サンプル点集合調整手段１２３は、サンプル点フラグを書き換えたサンプル点に対応するデータ更新間隔寄与因子に基づいて、データ更新間隔保持手段１１４が保持するデータ更新間隔を更新する。

第２の覆域制約充足手段１２４は、レーダ情報に含まれるレーダ設置位置と覆域情報保持手段１０７が保持するサンプル点フラグとに基づいて、覆域制約を満たすように、変更対象サンプル点集合調整手段１２３によってサンプル点フラグを書き換えたサンプル点以外のサンプル点に関するサンプル点フラグを修正する。

さらに、第２の覆域制約充足手段１２４は、サンプル点フラグを修正したサンプル点に対応するデータ更新間隔寄与因子に基づいて、データ更新間隔保持手段１１４が保持するデータ更新間隔を更新する。上述の第２の覆域制約充足手段１２４の具体的な動作の内容は、実施の形態１で述べた第１の覆域制約充足手段１１２の動作と同様である。

ここで、具体例として、図７に示したような各レーダの割り付けにおいて、第１のレーダ１０１のデータ更新間隔と第２のレーダ１０２のデータ更新間隔とがほぼ等しいものと仮定する。まず始めに、変更対象サンプル点選択手段１２２により、上述した１対のサンプル点（ｐ１、ｑ１）が選択される。

図１６は、本発明の実施の形態２における変更対象サンプル点選択手段１２２により選択された１対のサンプル点を示す図である。これらのサンプル点のサンプル点フラグをそのまま入れ替えただけでは、サンプル点フラグの変更後において、第１のレーダのデータ更新間隔と第２のレーダのデータ更新間隔とがほぼ等しいとは言えない状況になることがある。

そこで、変更後の第１のレーダ１０１のデータ更新間隔と第２のレーダ１０２のデータ更新間隔とをほぼ等しい状況にするために、変更対象サンプル点集合調整手段１２３によって、変更対象とするサンプル点集合（すなわち、上述の集合Ａ、Ｂに相当）が、始めに選択された１対のサンプル点（ｐ１、ｑ１）を含むように調整される。

図１７は、本発明の実施の形態２における変更対象サンプル点集合調整手段１２３により調整されたサンプル点を示す図であり、図１６で選択した１対のサンプル点を含むようなサンプル点集合として、サンプル点フラグ書き換え対象となるサンプル点が調整される。さらに、第２の覆域制約充足手段１２４は、覆域制約が満たされるように、必要なサンプル点フラグ書き換えを行う。図１７に示した例では、すでに覆域制約が満たされているため、第２の覆域制約充足手段１２４によるサンプル点フラグ書き換えは起こらない。

次に、フローチャートを参照しながら、本発明の実施の形態２によるレーダ装置の処理動作について説明する。図１８は、本発明の実施の形態２におけるレーダ装置のレーダ諸元最適化処理に関するフローチャートである。まず始めに、要求覆域保持手段１０３に要求覆域を、またレーダ情報保持手段１０４にレーダ情報を設定しておく（Ｓ１２０１）。

続いて、データ更新間隔寄与因子算出手段１０５は、各サンプル点における各レーダのデータ更新間隔寄与因子を算出し、データ更新間隔寄与因子保持手段１０６に記録する（Ｓ１２０２）。さらに、覆域情報保持手段１０７、データ更新間隔差最小化手段１０８、データ更新間隔保持手段１１４、及びデータ更新間隔差算出手段１１５は、データ更新間隔差が十分０に近い覆域境界を算出する（Ｓ１２０３）。ここまでの処理は、実施の形態１における図１２のフローチャートと同じである。

そして、統合データ更新間隔最小化手段１２１は、覆域制約を満たすように、また、統合データ更新間隔を縮小するように、覆域情報保持手段１０７が保持するサンプル点フラグを書き換えて、データ更新間隔保持手段１１４が保持するデータ更新間隔を更新する操作を反復する（Ｓ１８０１）。これにより、統合データ更新間隔を最小化する覆域境界が得られる。

そして、レーダ諸元算出手段１１６は、算出された覆域境界に合わせてレーダ諸元を導出し（Ｓ１８０２）、それに基づいてレーダ制御手段１１７は、第１のレーダ１０１及び第２のレーダ１０２を制御する（Ｓ１８０３）。

次に、図１８のステップＳ１８０１における統合データ更新間隔を最小にする覆域境界の導出処理の詳細について説明する。図１９は、本発明の実施の形態２におけるレーダ装置の統合データ更新間隔を最小にする覆域境界の導出処理に関するフローチャートである。

まず始めに、変更対象サンプル点選択手段１２２は、覆域情報保持手段１０７が保持するサンプル点フラグに基づいて、覆域境界に隣接しているサンプル点の集合Ｐ、集合Ｑの中から上述した条件を満たす一対のサンプル点（ｐ１、ｑ１）を選択する（Ｓ１９０１）。

上述の条件を満たすような一対のサンプル点が存在しない場合には、統合データ更新間隔の最小化処理は終了する。一方、そのようなサンプル点が存在する場合には、ステップＳ１９０２に進む。

変更対象サンプル点集合調整手段１２３は、変更対象サンプル点選択手段１２２が選択した一対のサンプル点（ｐ１、ｑ１）のそれぞれのサンプル点を含み、かつ同じサンプル点フラグが付与されたサンプル点集合として集合Ａ、集合Ｂを選択し、サンプル点フラグを書き換える（Ｓ１９０２）。ただし、この際、サンプル点フラグの書き換え後、第１のレーダ１０１のデータ更新間隔と第２のレーダ１０２のデータ更新間隔とがほぼ等しくなるように、すなわちデータ更新間隔差がほぼ０となるように、２つのサンプル点集合Ａ、Ｂを選ぶ。具体的には、変更対象サンプル点集合調整手段１２３は、あらかじめ決められたデータ更新間隔差の許容値を有しており、データ更新間隔差の絶対値がこの許容値以下となるように２つのサンプル点集合Ａ、Ｂを選ぶ。

さらに、第２の覆域制約充足手段１２４は、レーダ情報保持手段１０４からのレーダ情報に含まれるレーダ設置位置と覆域情報保持手段１０７が保持するサンプル点フラグとに基づいて、覆域制約を満たすように、変更対象サンプル点集合調整手段１２３によってサンプル点フラグを書き換えたサンプル点以外のサンプル点に関するサンプル点フラグを修正する（Ｓ１９０３）。その後、ステップＳ１９０１に戻り、それ以降の処理を繰り返すこととなる。

以上の処理手順により、統合データ更新間隔が最小化される。以下、その理由を説明する。まず、サンプル点フラグの書き換えに伴う統合データ更新間隔の変化について考察する。ただし、覆域境界は、「データ更新間隔差がほぼ０」との状態を維持しながら変化させるものとする。

ｎ_Ａ個のサンプル点からなるサンプル点集合Ａを第２のレーダ１０２から第１のレーダ１０１に、またｎ_Ｂ個のサンプル点からなるサンプル点集合Ｂを第１のレーダ１０１から第２のレーダ１０２に移譲することを考える。さらに移譲後も、第１のレーダ１０１のデータ更新間隔と第２のレーダ１０２のデータ更新間隔とがほぼ等しいものとする。すると、下式（８）が成立する。ただし、サンプル点集合Ａにおける第ｉのレーダ（ｉ＝１、２）のデータ更新間隔寄与因子の平均値をＤ_ｉ（Ａ）、サンプル点集合Ｂにおける第ｉのレーダ（ｉ＝１、２）のデータ更新間隔寄与因子の平均値をＤ_ｉ（Ｂ）で表す。

上式（８）においてｎ_Ｂについて解くと、下式（９）のようになる。

一方、上記サンプル点集合移譲後の統合データ更新間隔変化をｄＴとすると、これは下式（１０）で表される。

これらの式より、以式（１１）が導出される。

従って、Ｄ_１（Ａ）Ｄ_２（Ｂ）＞Ｄ_１（Ｂ）Ｄ_２（Ａ）、つまり（Ｄ_１（Ａ）／Ｄ_２（Ａ））＞（Ｄ_１（Ｂ）／Ｄ_２（Ｂ））のときは、統合データ更新間隔は増加する。一方、Ｄ_１（Ａ）Ｄ_２（Ｂ）＜Ｄ_１（Ｂ）Ｄ_２（Ａ）、つまり（Ｄ_１（Ａ）／Ｄ_２（Ａ））＜（Ｄ_１（Ｂ）／Ｄ_２（Ｂ））のときは、統合データ更新間隔は減少する。

従って、（Ｄ_１（Ａ）／Ｄ_２（Ａ））＜（Ｄ_１（Ｂ）／Ｄ_２（Ｂ））を満たすサンプル点集合についてのサンプル点フラグの書き換えを反復することにより、最終的に、統合データ更新間隔が最小の覆域境界が得られる。さらに、ＡとしてＤ_１（Ａ）／Ｄ_２（Ａ）が最小となるサンプル点を含むサンプル点集合を、ＢとしてＤ_１（Ｂ）／Ｄ_２（Ｂ）が最大となるサンプル点を含むサンプル点集合を選べば、統合データ更新間隔の減少幅が大きくなり、統合データ更新間隔の最小化処理を高速化できる。

実施の形態２によれば、要求覆域をサンプル点集合により離散化して、各サンプル点をどのレーダが探知するかを示すサンプル点フラグの書き換えを、統合データ更新間隔を減少する方向に反復処理し、その結果に基づいてレーダを動作させるので、短いデータ更新間隔で要求覆域を探知できるレーダ装置を実現できる。

さらに、このようなサンプル点フラグの書き換えを、覆域制約を満たし、かつデータ更新間隔差がほぼ０となるように行うことにより、高速に、適切な覆域境界を得ることができる。

さらに、変更対象サンプル点集合調整手段は、サンプル点フラグ書き換え後のデータ更新間隔差が０に近い値となるか否かの評価を、サンプル点フラグ書き換え前のデータ更新間隔差と、サンプル点書き換えに伴うデータ更新間隔差変化とを統合することによって行うので、処理の高速化が可能となる。

さらに、変更対象サンプル点選択手段による一対のサンプル点選択の際に、「いずれかのレーダが探知すればよいが第１のレーダが探知するサンプル点」としてはデータ更新間隔寄与因子比が最大となるサンプル点を、また「いずれかのレーダが探知すればよいが第２のレーダが探知するサンプル点」としてはデータ更新間隔寄与因子比が最小となるサンプル点を選択することにより、さらなる処理の高速化が可能となる。

実施の形態３．
実施の形態３は、新たにデータ更新間隔寄与因子補正手段１３１を備えている点が、実施の形態２と異なる。また、要求覆域については、実施の形態１とは異なる領域を対象としている。

図２０は、本発明の実施の形態３におけるレーダ装置の構成図である。新たにデータ更新間隔寄与因子補正手段１３１が追加となっている。それ以外の構成は、基本的に実施の形態２における図１５の構成と同じである。

また、図２１は、本発明の実施の形態３における要求覆域及びレーダ情報で規定される領域の位置関係を示した図である。図２１において、要求覆域は、長方形形状をしている。また、レーダの探知可能範囲は、レーダ設置位置を中心とする扇形形状をしている。

ここで、探知に要する時間を短縮するためには、各レーダの覆域の重複部分の領域を減らし、要求覆域以外の領域の探知を最小限にすることが考えられる。図２２は、本発明の実施の形態３における２つのレーダの探知範囲を狭めた状態を示す図である。図２２では、２つのレーダの覆域の重複部分をなくしており、第１のレーダ１０１による覆域と第２のレーダ１０２による覆域が、それぞれ異なるハッチングにより示されている。

このような場合には、覆域境界が変われば、第１のレーダ１０１の覆域と第２のレーダ１０２の覆域との和集合の形状も変化する。実施の形態２で述べた手法は、レーダ間の探知対象サンプル点の交換を想定した手法であり、探知対象サンプル点の消滅や、新たな探知対象サンプル点の発生を想定していない。つまり、探知対象サンプル点の集合自体は変わらないことを前提とした議論であったため、図２１のような状況に実施の形態２で述べた手法をそのまま適用することはできない。図２１のような場合についても実施の形態２で述べた考え方を適用するためには、考察の対象を要求覆域内部のサンプル点に限定し、覆域境界の変更を「レーダ間の探知対象サンプル点の交換」として捉えることができるようにする必要がある。そのためには、要求覆域外部を探知することによるデータ更新間隔の増加分を、要求覆域内部のサンプル点のデータ更新間隔寄与因子に転嫁してやれば良い。

具体的には、要求覆域の中で「レーダ設置位置に面したサンプル点」のデータ更新間隔寄与因子に対して、レーダ設置位置からサンプル点に至る領域のデータ更新間隔への寄与分を加算することにより、補正を加えればよいこととなる。図２３は、本発明の実施の形態３におけるレーダ設置位置に面したサンプル点を示した図である。図２３に黒丸で示されているサンプル点が、第１のレーダ１０１の設置位置あるいは第２のレーダ１０２の設置位置に面したサンプル点に相当する

データ更新間隔寄与因子補正手段１３１は、各レーダについて、全サンプル点のうち、レーダ設置位置に面したサンプル点のデータ更新間隔寄与因子を、レーダ設置位置とサンプル点とを隔てる領域に基づいて補正する。

次に、フローチャートを参照しながら、本発明の実施の形態３によるレーダ装置の処理動作について説明する。図２４は、本発明の実施の形態３におけるレーダ装置のレーダ諸元最適化処理に関するフローチャートである。図２４のフローチャートは、実施の形態２で説明した図１８のフローチャートと比較して、ステップＳ２４０１「データ更新間隔寄与因子の補正」が挿入されている点のみが異なり、ステップＳ２４０１についてのみ説明する。

ステップＳ１２０２で算出された各サンプル点におけるデータ更新間隔寄与因子に基づいて、データ更新間隔寄与因子補正手段１３１は、各レーダについて、全サンプル点のうち、レーダ設置位置に面したサンプル点のデータ更新間隔寄与因子の補正を行う（Ｓ２４０１）。その後、ステップＳ１２０３以降の処理が行われることとなる。

次に、データ更新間隔寄与因子の具体的な補正方法について説明する。図２５は、本発明の実施の形態３におけるデータ更新間隔寄与因子の補正方法に関する説明図である。図２５において、黒丸で示したサンプル点についてデータ更新間隔寄与因子を補正する場合を考える。

この場合には、レーダ設置位置と要求覆域との間の領域までサンプル点の存在範囲を広げて検討することとなる。データ更新間隔寄与因子補正手段１３１は、レーダ設置位置と、データ更新間隔寄与因子補正対象となるサンプル点とを結ぶ線分の近傍にあるサンプル点を抽出する。

そして、データ更新間隔寄与因子補正手段１３１は、抽出されたサンプル点に関するデータ更新間隔寄与因子の総和を、データ更新間隔寄与因子補正対象となるサンプル点のデータ更新間隔寄与因子に加えることにより、補正を行う。このようにして、レーダ設置位置に面したサンプル点の補正を施すことにより、覆域の和集合の形状が変化する場合に対しても、実施の形態２で示した手法がそのまま適用できるようになる。

また、図２６は、本発明の実施の形態３におけるデータ更新間隔寄与因子の補正方法の別の方法に関する説明図である。別の方法において、各レーダは、「データ更新間隔寄与因子補正対象となるサンプル点に割り当てられた領域」を探知する際の覆域に基づいて、そのサンプル点のデータ更新間隔寄与因子を評価してもよい。

実施の形態３によれば、覆域境界が変わることによって第１のレーダの覆域と第２のレーダの覆域との和集合の形状も変化するような場合においても、全サンプル点のうち、レーダ設置位置に面したサンプル点のデータ更新間隔寄与因子を、レーダ設置位置とサンプル点とを隔てる領域に基づいて補正することにより、データ更新間隔差の絶対値を最小とする覆域境界、また統合データ更新間隔を最小とする覆域境界の導出が可能となる。

本発明の実施の形態１におけるレーダ情報で規定される領域の位置関係を示した図である。本発明の実施の形態１における２つのレーダの探知範囲を狭めた状態を示す図である。本発明の実施の形態１におけるレーダ装置の構成図である。本発明の実施の形態１におけるデータ更新間隔寄与因子算出手段により規定されたサンプル点集合を示した図である。本発明の実施の形態１におけるデータ更新間隔寄与因子の算出に関する説明図である。本発明の実施の形態１における各レーダによるサンプル点の分類を示した図である。本発明の実施の形態１におけるサンプル点フラグの割り付けを示す図である。本発明の実施の形態１における覆域制約が成り立つ覆域境界を示す図である。本発明の実施の形態１における覆域制約が成り立たない覆域境界を示す図である。本発明の実施の形態１におけるデータ更新間隔差削減手段によるサンプル点フラグの書き換え後の割り付けを示す図である。本発明の実施の形態１における第１の覆域制約充足手段によるサンプル点フラグの書き換え後の割り付けを示す図である。本発明の実施の形態１におけるレーダ装置のレーダ諸元最適化処理に関するフローチャートである。本発明の実施の形態１におけるレーダ装置のデータ更新間隔差が十分０に近い覆域境界の算出処理に関するフローチャートである。本発明の実施の形態１における３次元でのデータ更新間隔寄与因子の算出に関する説明図である。本発明の実施の形態２におけるレーダ装置の構成図である。本発明の実施の形態２における変更対象サンプル点選択手段により選択された１対のサンプル点を示す図である。本発明の実施の形態２における変更対象サンプル点集合調整手段により調整されたサンプル点を示す図である。本発明の実施の形態２におけるレーダ装置のレーダ諸元最適化処理に関するフローチャートである。本発明の実施の形態２におけるレーダ装置の統合データ更新間隔を最小にする覆域境界の導出処理に関するフローチャートである。本発明の実施の形態３におけるレーダ装置の構成図である。本発明の実施の形態３における要求覆域及びレーダ情報で規定される領域の位置関係を示した図である。本発明の実施の形態３における２つのレーダの探知範囲を狭めた状態を示す図である。本発明に実施の形態３におけるレーダ設置位置に面したサンプル点を示した図である。本発明の実施の形態３におけるレーダ装置のレーダ諸元最適化処理に関するフローチャートである。本発明の実施の形態３におけるデータ更新間隔寄与因子の補正方法に関する説明図である。本発明の実施の形態３におけるデータ更新間隔寄与因子の補正方法の別の方法に関する説明図である。

符号の説明

１０１第１のレーダ、１０２第２のレーダ、１０３要求覆域保持手段、１０４レーダ情報保持手段、１０５データ更新間隔寄与因子算出手段、１０６データ更新間隔寄与因子保持手段、１０７覆域情報保持手段、１０８データ更新間隔差最小化手段、１０９覆域初期化手段、１１０データ更新間隔算出手段、１１１データ更新間隔差削減手段、１１２覆域制約充足手段、１１３終了判定手段、１１４データ更新間隔保持手段、１１５データ更新間隔差算出手段、１１６レーダ諸元算出手段、１１７レーダ制御手段、１２１統合データ更新間隔最小化手段、１２２変更対象サンプル点選択手段、１２３変更対象サンプル点集合調整手段、１２４第２の覆域制約充足手段、１３１データ更新間隔寄与因子補正手段。

Claims

目標を探知する第１のレーダ及び第２のレーダと、
探知すべき領域である要求覆域を保持する要求覆域保持手段と、
前記第１のレーダ及び前記第２のレーダのそれぞれのレーダ位置及び探知可能範囲に関する情報を含むレーダ固有の情報であるレーダ情報を保持するレーダ情報保持手段と、
前記要求覆域及び前記レーダ情報に基づいて、前記要求覆域内に割り付けられた複数のサンプル点について、前記第１のレーダ及び前記第２のレーダそれぞれにおけるそれぞれの前記サンプル点の単位面積あたりあるいは単位体積あたりのレーダ探知に要する時間の定数倍をデータ更新間隔寄与因子として算出するデータ更新間隔寄与因子算出手段と、
前記データ更新間隔寄与因子算出手段で算出された前記データ更新間隔寄与因子を、前記第１のレーダ、前記第２のレーダ、及び前記複数のサンプル点と関連づけて保持するデータ更新間隔寄与因子保持手段と、
前記複数のサンプル点を、前記第１のレーダが探知すべきサンプル点と、前記第２のレーダが探知すべきサンプル点と、いずれかのレーダが探知すればよいが前記第１のレーダが探知するサンプル点と、いずれかのレーダが探知すればよいが前記第２のレーダが探知するサンプル点とに区分して、その区分した情報をサンプル点フラグとして保持する覆域情報保持手段と、
前記覆域情報保持手段が保持する前記サンプル点フラグと、前記データ更新間隔寄与因子保持手段が保持する前記データ更新間隔寄与因子に基づいて、前記複数のサンプル点について、前記第１のレーダで探知するサンプル点に対応する前記データ更新間隔寄与因子の総和として算出された前記第１のレーダのデータ更新間隔と、前記第２のレーダで探知するサンプル点に対応する前記データ更新間隔寄与因子の総和として算出された前記第２のレーダのデータ更新間隔とを保持するデータ更新間隔保持手段と、
前記データ更新間隔保持手段に保持されているそれぞれの前記データ更新間隔の差であるデータ更新間隔差を算出するデータ更新間隔差算出手段と、
前記データ更新間隔差算出手段で算出された前記データ更新間隔差の絶対値があらかじめ記憶された許容値以下でない場合には、前記データ更新間隔寄与因子保持手段に保持されている前記データ更新間隔寄与因子に基づいてデータ更新間隔差の絶対値を縮小するために寄与するサンプル点を特定し、前記覆域情報保持手段に保持されている前記サンプル点フラグを書き換えるとともに、各サンプル点に対して前記レーダ位置及び他のサンプル点との位置関係から前記第１のレーダが探知すべきサンプル点あるいは前記第２のレーダが探知すべきサンプル点とする制約を覆域制約としてあらかじめ有し、書き換えられた後の前記覆域情報保持手段に保持されているサンプル点フラグに対して、書き換えられた前記サンプル点以外のサンプル点フラグを前記覆域制約を満たすように書き換え、書き換えられたサンプル点フラグと、前記データ更新間隔寄与因子保持手段が保持する前記データ更新間隔寄与因子とに基づいて新たにデータ更新間隔を算出し、算出された新たなデータ更新間隔に対して前記データ更新間隔差算出手段で算出されたデータ更新間隔差の絶対値があらかじめ記憶された許容値以下となるまで、前記サンプル点フラグの書き換え処理を反復するデータ更新間隔差最小化手段と、
前記覆域情報保持手段に保持されている前記サンプル点フラグに基づいて定まるそれぞれの覆域に基づいて、前記第１のレーダ及び前記第２のレーダに対するレーダ諸元を算出するレーダ諸元算出手段と、
前記レーダ諸元に基づいて前記第１のレーダ及び前記第２のレーダを制御するレーダ制御手段と
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
請求項１に記載のレーダ装置において、
前記データ更新間隔差最小化手段は、
前記要求覆域及び前記レーダ情報に基づいて、前記覆域制約を満たすように前記覆域情報保持手段が保持するサンプル点フラグを初期化する覆域初期化手段と、
前記覆域情報保持手段が保持する前記サンプル点フラグと、前記データ更新間隔寄与因子保持手段が保持する前記データ更新間隔寄与因子とに基づいて、前記複数のサンプル点について、前記第１のレーダで探知するサンプル点に対応する前記データ更新間隔寄与因子の総和として前記第１のレーダのデータ更新間隔を算出し、前記第２のレーダで探知するサンプル点に対応する前記データ更新間隔寄与因子の総和として前記第２のレーダのデータ更新間隔を算出するデータ更新間隔算出手段と、
前記覆域情報保持手段に保持されている前記サンプル点フラグ及び前記データ更新間隔寄与因子保持手段に保持されているデータ更新間隔寄与因子に基づいて、前記第１のレーダが探知するサンプル点と前記第２のレーダが探知するサンプル点とが隣接する覆域境界にあるサンプル点において、前記第１のレーダのデータ更新間隔と前記第２のレーダのデータ更新間隔との比較によりデータ更新間隔差を縮小するために寄与するサンプル点を特定して、前記覆域情報保持手段に保持されている前記サンプル点フラグを書き換えるデータ更新間隔差削減手段と、
前記データ更新間隔差削減手段によって書き換えられた後の前記覆域情報保持手段に保持されているサンプル点フラグに対して、書き換えられた前記サンプル点以外のサンプル点フラグを前記覆域制約を満たすように書き換える第１の覆域制約充足手段と、
前記データ更新間隔差算出手段で算出されたデータ更新間隔差の絶対値があらかじめ記憶された許容値以下となるかを判断する終了判定手段と
を備え
前記データ更新間隔差削減手段は、前記終了判定手段が前記データ更新間隔差の絶対値が前記許容値以下となったことを判断したことにより、サンプル点フラグの書き換えを終了することを特徴とするレーダ装置。
請求項２に記載のレーダ装置において、
前記データ更新間隔差削減手段は、前記第１のレーダと前記第２のレーダの前記データ更新間隔寄与因子の和が大きいサンプル点を選択することにより前記データ更新間隔差を縮小するために寄与するサンプル点を特定することを特徴とするレーダ装置。
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレーダ装置において、
前記要求覆域内の全サンプル点のうち、レーダ設置位置に面しているサンプル点のデータ更新間隔寄与因子を、前記レーダ設置位置と前記サンプル点との間の領域についてのデータ更新間隔寄与因子、または前記サンプル点に割り当てられた小領域を前記レーダで探知する際の覆域に基づいて補正するデータ更新間隔寄与因子補正手段をさらに備えたことを特徴とするレーダ装置。
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のレーダ装置において、
前記データ更新間隔寄与因子保持手段に保持されている前記データ更新間隔寄与因子及び前記覆域情報保持手段に保持されているサンプル点フラグに基づいて、統合データ更新間隔を縮小するために寄与する、いずれかのレーダが探知すればよいが前記第１のレーダが探知するサンプル点の集合Ａおよび、いずれかのレーダが探知すればよいが前記第２のレーダが探知するサンプル点の集合Ｂを特定し、サンプル点集合Ａとサンプル点集合Ｂのサンプル点フラグを逆になるように書き換えるとともに、各サンプル点に対して前記レーダ位置及び他のサンプル点との位置関係から前記第１のレーダが探知すべきサンプル点あるいは前記第２のレーダが探知すべきサンプル点とする制約を覆域制約としてあらかじめ有し、書き換えられた後の前記覆域情報保持手段に保持されているサンプル点フラグに対して、書き換えられた前記サンプル点以外のサンプル点フラグを前記覆域制約を満たすように書き換え、以上のサンプル点フラグの書き換えに基づいてデータ更新間隔保持手段が保持するデータ更新間隔を更新し、統合データ更新間隔を縮小するために寄与するサンプル点集合が選択不可能になるまでサンプル点フラグの書き換え処理を反復する統合データ更新間隔最小化手段をさらに備えたことを特徴とするレーダ装置。
請求項５に記載のレーダ装置において、
前記統合データ更新間隔最小化手段は、
前記覆域情報保持手段に保持されている前記サンプル点フラグ及び前記データ更新間隔寄与因子保持手段に保持されている前記データ更新間隔寄与因子に基づいて、前記第１のレーダが探知するサンプル点と前記第２のレーダが探知するサンプル点とが隣接する覆域境界にあるサンプル点において、「いずれかのレーダが探知すればよいが前記第１のレーダが探知するサンプル点」からなる第１の集合と、「いずれかのレーダが探知すればよいが前記第２のレーダが探知するサンプル点」からなる第２の集合とを選択し、前記第１のレーダのデータ更新間隔寄与因子の前記第２のレーダのデータ更新間隔寄与因子に対する比をデータ更新間隔寄与因子比としたときの前記第１の集合から抽出したサンプル点のデータ更新間隔寄与因子比が、前記第２の集合から抽出したサンプル点のデータ更新間隔寄与因子比よりも大きくなる関係を有するように、１対のサンプル点（Ｓ１、Ｓ２）を選択する変更対象サンプル点選択手段と、
前記データ更新間隔寄与因子保持手段に保持されている前記データ更新間隔寄与因子及び前記データ更新間隔差算出手段で算出された前記データ更新間隔差に基づいて、前記データ更新間隔差の絶対値があらかじめ決められた許容値以下となるように、前記サンプル点Ｓ１を含む、「いずれかのレーダが探知すればよいが前記第１のレーダが探知するサンプル点」からなる集合の部分集合と、前記サンプル点Ｓ２を含む、「いずれかのレーダが探知すればよいが前記第２のレーダが探知するサンプル点」からなる集合の部分集合とを選択し、前記「いずれかのレーダが探知すればよいが前記第１のレーダが探知するサンプル点」からなる集合の部分集合として選択されたサンプル点を、「いずれかのレーダが探知すればよいが前記第２のレーダが探知するサンプル点」となるように、また、前記「いずれかのレーダが探知すればよいが前記第２のレーダが探知するサンプル点」からなる集合の部分集合として選択されたサンプル点を、「いずれかのレーダが探知すればよいが前記第１のレーダが探知するサンプル点」となるように前記覆域情報保持手段のサンプル点フラグを書き換える変更対象サンプル点集合調整手段と、
前記レーダ情報に含まれるレーダ位置と覆域情報保持手段が保持する前記サンプル点フラグとに基づいて、前記覆域制約を満たすように、変更対象サンプル点集合調整手段によってサンプル点フラグを書き換えたサンプル点以外のサンプル点に関するサンプル点フラグを書き換える第２の覆域制約充足手段と
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
請求項６に記載のレーダ装置において、
前記変更対象サンプル点選択手段は、「いずれかのレーダが探知すればよいが第１のレーダが探知するサンプル点」として前記データ更新間隔寄与因子保持手段からデータ更新間隔寄与因子比が最大のものを選択し、「いずれかのレーダが探知すればよいが第２のレーダが探知するサンプル点」として前記データ更新間隔寄与因子保持手段からデータ更新間隔寄与因子比が最小のものを選択することを特徴とするレーダ装置。
請求項６または７に記載のレーダ装置において、
前記変更対象サンプル点集合調整手段は、前記「いずれかのレーダが探知すればよいが前記第１のレーダが探知するサンプル点」からなる集合の部分集合及び前記「いずれかのレーダが探知すればよいが前記第２のレーダが探知するサンプル点」からなる集合の部分集合において、それぞれ前記第１のレーダのデータ更新間隔寄与因子及び前記第２のレーダのデータ更新間隔寄与因子の総和を求め、求められたそれぞれの総和と現在のデータ更新間隔差とに基づいてサンプル点フラグ書き換え後のデータ更新間隔差を評価することを特徴とするレーダ装置。