JP2006258482A

JP2006258482A - 電子走査レーダのビーム制御装置

Info

Publication number: JP2006258482A
Application number: JP2005073343A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Imai; 篤今井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-03-15
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2006-09-28

Abstract

【課題】従来の複数のＰＡＡを装備し各ＰＡＡで同時ビーム照射する同期型ＰＡＲによる複数目標に対する追尾の同時ビーム照射方法は、目標の距離に応じて求めたＰＲＩの長短を基に複数の群にグルーピングし、同一のグループごとに各ＰＡＡ同時にビーム照射する目標の組合わせを求め、その目標に対するＰＲＩの最大値を共通ＰＲＩとして使用し時間資源の消費を抑えるものであり、ＰＲＩ共通化の他にヒット数共通化が必要となることによる時間資源の消費を考慮していないため、無駄時間を増加し、追尾可能目標数を劣化させる場合が生じるという問題がある。
【解決手段】ＰＲＩの共通化による時間資源の消費のみではなく、ヒット数の共通化による時間資源の消費を考慮して同時ビーム照射する目標の組合わせを選定することにより、無駄時間を抑え、追尾可能目標数を極力劣化させないようにした。
【選択図】図４

Description

この発明は、多目標追尾する電子走査レーダのビーム制御装置に関するものである。

現在、各電子走査アンテナ（以降、ＰＡＡという）を複数から成る電子走査レーダ（以降、ＰＡＲという）で同時ビーム照射するＰＡＲ（以降、同期型ＰＡＲという）は、日本のみでも複数のシステムが存在し、同期型ＰＡＲの特徴としては、各ＰＡＡに割り当てられた距離の異なる目標に対して共通のＰＲＩを使用して追尾する装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平３−２２５２８７号公報（第１図）

従来の同期型ＰＡＲによる複数目標に対する追尾の同時ビーム照射方法は、目標の距離に応じて求めたＰＲＩの長短を基に複数の群にグルーピングし、それぞれのグループ内で最大のＰＲＩを共通ＰＲＩとして使用し時間資源の消費を抑えるものであり、ヒット数共通化による時間資源の消費は考慮していないため、無駄時間を増加し、追尾可能目標数を劣化させる場合が生じるという問題がある。

この発明は、係る問題を解決するために成されたものであり、ＰＲＩの共通化による時間資源の消費のみではなく、ヒット数の共通化による時間資源の消費を考慮して同時ビーム照射する目標の組合わせを選定することにより、無駄時間を抑え、追尾可能目標数を極力劣化させないことを目的とする。

この発明の電子走査レーダ装置は、目標へビーム照射する複数の電子走査アンテナと、上記複数の電子走査アンテナへレーダ信号を送信及び受信する送受信機と、上記送受信機から得られるレーダ信号を処理して目標の現在位置を求めるレーダ信号処理器と、上記レーダ信号処理器で求めた目標の現在位置から、目標の予測位置を求める追尾信号処理器と、上記追尾信号処理器から入力した複数の目標の予測位置への追尾要求に対し、上記電子走査アンテナ毎に同時にビームを照射する目標の組合わせを決定し、レーダビームのＰＲＩ、パルス幅、ヒット数を上記送受信機へ送出するビーム制御器と、複数の上記電子走査アンテナから送出されるビームを合成して得られるレーダビームを所定の方向へ指向させるビーム走査処理器とから構成するものである。

この発明の電子走査レーダ装置のビーム制御方法は、上記ビーム制御器において、追尾信号処理器から入力する複数目標の予測位置への追尾要求に対し、各々の目標を追尾する電子走査アンテナを割り当てるアンテナ面配分手段と、上記追尾信号処理器からの追尾要求を基に、ノイズ、妨害電波等に配慮しながら、所要のＰＲＩ、ヒット数、パルス幅等の追尾パラメータを計算する追尾パラメータ計算手段と、一定時間内に入力された追尾要求に対する総ビーム照射時間を最も小さくする組合わせを求める面間同期パラメータ計算手段と、追尾目標の受信タイミングと送信パルスのタイミングが重ならない様に送信タイミングの遅延時間を求める追尾送信タイミング計算手段と、上記追尾送信タイミング計算手段から入力するＰＲＩ、ヒット数、パルス幅や捜索ビームパラメータ等を決められた優先順に並べかえるビームスケジューリング手段との各手段の処理を順次行うものである。

ＰＲＩの共通化による時間資源の消費のみではなく、ヒット数の共通化による時間資源の消費を考慮して同時ビーム照射する目標の組合わせを選定することにより、無駄時間を抑え、追尾可能目標数を極力劣化させないという効果がある。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施形態によるＰＡＲを説明するための図であり、１はＰＡＲ、２はＰＡＡ、３は追尾ビーム、４は追尾目標である。
図１に記載するＰＡＲ１には、各種の設備が設けられているが、ここでは発明の主旨とする部分のみを説明する。

この発明は、複数のＰＡＡ２を装備し、目標の探知を目的とする捜索と探知した目標の運動諸元情報を取得することを目的とする目標追尾の両機能を併せ持ち、各ＰＡＡ２相互の電波干渉を回避して各ＰＡＡ２同時に追尾ビーム３の照射を実施し、同時（時分割ビーム照射）多目標追尾するＰＡＲ１のビーム制御方法及びその装置に関するものである。

この場合、追尾ビーム３を送信して得られる追尾目標４に対するＰＲＩ（パルス繰り返し周期）は、目標の距離は既知であり、かつ受信信号処理範囲がその近傍のみで良いという特徴を利用して、まず各ＰＡＡ２に割り当てられた追尾目標４の目標距離からそれぞれの所要ＰＲＩを計算し、そのＰＲＩの長短に応じて数種の群にグルーピングした後、各ＰＡＡ２で共通に使用するＰＲＩを求めている。

このように同時ビーム照射する目標の組合わせとその共通ＰＲＩを求めることで、追尾に消費する時間資源をできるだけ少なくするための処置が示されている。

ところで、通常は、目標種類に応じて要求される追尾精度や目標位置における環境条件（気象・海象等）は異なるため、目標ごとに追尾に必要なヒット数は大きく異なる。

このような状況下で、ＰＲＩの長短に応じたグルーピングのみで同時ビーム照射する目標の組合わせを選定した場合、少ないヒット数で所要追尾精度を満足する目標と非常に多くのヒット数を必要とする目標を組み合わせる場合があり、時間資源の効率的使用とはいえない。

また、追尾に必要なＰＲＩ・ヒット数を考慮した上で同時ビーム照射する目標の組合わせを決定することにより、追尾に対する時間資源をより有効に使用し、多くの目標追尾を可能とする方法及びその装置を得るものである。

ＰＡＲ１は移動体又は地上に設置されており、ＰＡＲ１は複数のＰＡＡ２で構成されている。各ＰＡＡ２は、それぞれ限定された覆域に対し捜索及び追尾を行い、図１では、ＰＡＡ２が４つの場合を例に示している。

図２は、この発明の実施形態による送信タイミングを説明するための図であり、５は送信パルス幅、６は追尾目標受信信号である。
ＰＡＲ１の追尾ビーム３の送信タイミングを示しており、各ＰＡＡは、追尾目標４の受信タイミングと送信パルスのタイミングが重ならない様に送信タイミングをΔｔで調整している。

また、各ＰＡＡ２は、各目標に対して、同一のＰＲＩと同一のヒット数を使用する。
なお、同一目標に追尾ビーム３を照射している時間をＴＯＴ（Time On Target）といい、値はＰＲＩとヒット数の積で表される。

図３は、この発明の実施形態によるＰＡＲ構成図を説明するための図であり、７はＰＡＡ（＃１）、８はＰＡＡ（＃２）、９はＰＡＡ（＃３）、１０はＰＡＡ（＃４）、１１は送受信機、１２はレーダ信号処理器、１３は追尾信号処理器、１４はビーム制御器、１５はビーム走査処理器（＃１）、１６はビーム走査処理器（＃２）、１７はビーム走査処理器（＃３）、１８はビーム走査処理器（＃４）である。

ＰＡＲ１の主要な構成品を示しており、ＰＡＡ（＃１）７、ＰＡＡ（＃２）８、ＰＡＡ（＃３）９、ＰＡＡ（＃４）１０にて受信された目標信号は、送受信機１１で周波数変換、位相検波した後、信号処理器１２へ送出される。

レーダ信号処理器１２では、目標検出処理にて目標距離と方位・高角等を求め追尾信号処理器１３へ送出し、追尾信号処理器１３では、目標の予測位置（目標距離、方位・高角）等を求めビーム制御器１４に追尾要求（目標予測距離、目標予測方位・高角等）を送出する。

ビーム制御器１４は、一定時間内に入力した複数の追尾要求に対し、それぞれビームパラメータ（ＰＲＩ、パルス幅、ヒット数、アンテナ面ビーム指向角等）を求め、予め決められた規則に従い追尾目標に対するビーム照射順番を並べかえた後、アンテナ面ビーム指向角をビーム走査処理器（＃１）１５、ビーム走査処理器（＃２）１６、ビーム走査処理器（＃３）１７、ビーム走査処理器（＃４）１８へ送出するとともに、ＰＲＩ、ヒット数、パルス幅等を送受信機１１へ送出する。

ビーム走査処理器（＃１）１５、ビーム走査処理器（＃２）１６、ビーム走査処理器（＃３）１７、ビーム走査処理器（＃４）１８は、アンテナ面ビーム指向角からレーダビームを所定の方向に指向させるための位相情報を計算しＰＡＡ（＃１）７、ＰＡＡ（＃２）８、ＰＡＡ（＃３）９、ＰＡＡ（＃４）１０に送出する。

図４は、この発明の実施形態によるビーム制御器の機能ブロック図を説明するための図であり、１９はアンテナ面配分、２０は追尾パラメータ計算、２１は面間同期パラメータ計算、２２は追尾送信タイミング計算、２３はビームスケジューリングである。

ビーム制御器１４の追尾に関する主要な機能ブロック図を示しており、アンテナ面配分１９は、追尾信号処理器１３から入力する追尾要求を、その目標予測位置情報を基に、担当するＰＡＡに割り当てる。

追尾パラメータ計算２０は、追尾要求、環境条件（クラッタ、ＥＣＭ）に対する対策等を基に、所要のビームパラメータ（送信パルス幅、ＰＲＩ、ヒット数）を計算する。
送信パルス幅及びＰＲＩは、目標予測距離により決定し、式（１）で求めることができる。

ヒット数は、所要追尾精度を得られるよう式（２）により求めることができる。

なお、前記ビームパラメータであるパルス幅、ＰＲＩ及びヒット数の計算方法は、種々の方法があるため、目標を検出できる検出ゲート幅と追尾精度を得られるものであれば式（１）、式（２）以外の計算方法でも良い。

面間同期パラメータ計算２１では、一定時間内に入力された追尾要求に対する総ビーム照射時間を最も小さくする組合わせを求める。

図５は、この発明の実施形態による共通パラメータ算出を説明するためのフローチャートであり、２４はバッファ処理、２５は同時対処組合わせ計算、２６は共通ＴＯＴ算出、２７は最適組合わせ算出である。

バッファ処理２４は、一定時間内に入力する追尾要求に対して求めた追尾パラメータをバッファリングする。
ここで、ＰＡＡ（＃１）に蓄積された追尾目標数をａ、目標番号をＰ１Ｔｉ（ｉ＝0〜ａ）、ＰＡＡ（＃２）に蓄積された追尾目標数をｂ、目標番号をＰ２Ｔｊ（ｊ＝0〜ｂ）、ＰＡＡ（＃３）に蓄積された目標数をｃ、目標番号をＰ３Ｔｋ（ｋ＝0〜ｃ）、ＰＡＡ（＃４）に蓄積された目標数をｄ、目標番号をＰ４Ｔｍ（ｍ＝0〜ｄ）とする。

同時対処組合わせ計算２５は、各ＰＡＡ同時ビーム照射する追尾目標の全組合わせを求める。全目標に対してビーム照射を行うための組合わせの数Ｃ_ａｌｌは、式（３）となる。

共通ＴＯＴ算出２６は、同時対処組合わせ計算２５で求めた組合わせに対して各ＰＡＡ共通のＴＯＴを求める。
共通ＴＯＴは、各ＰＡＡ同時ビーム照射する際の共通ＰＲＩと共通ヒット数の積で求めることが出来る。共通ＰＲＩ及び共通ヒット数は、組合わせの中の最大値である。

最適組合わせ算出２７は、共通ＴＯＴ算出２６の結果を、式（４）により計算し、その中で最も値が小さくなる組合わせを求める。

なお、最適組合わせ算出２７で複数の組合わせが選ばれた場合、共通ＰＲＩが短い順に並んでいる組合わせを選択する。

追尾送信タイミング計算２２は、図２で示したとおり、追尾目標の受信タイミングと送信パルスのタイミングが重ならない様に送信タイミングをΔｔを求める。
ビームスケジューリング２３は、追尾送信タイミング計算２２のから入力する追尾ビームパラメータや捜索ビームパラメータ等を決められた優先順位で並べかえ送出する。
なお、追尾パラメータの他のビームに対する説明は省略する。

ところで、上記実施の形態はあくまでも一例であって、ＰＡＡの数によって種々の形態にすることができる。

この実施形態によれば、同時ビーム照射における無駄時間を抑え、追尾可能目標数を極力劣化させないことができる。

この発明の実施形態によるＰＡＲを説明するための図である。この発明の実施形態による送信タイミングを説明するための図である。この発明の実施形態によるＰＡＲ構成図を説明するための図である。この発明の実施形態によるビーム制御器の機能ブロック図を説明するための図である。この発明の実施形態による共通パラメータ算出を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ＰＡＲ、２ＰＡＡ、３追尾ビーム、４追尾目標、５送信パルス幅、６追尾目標受信信号、７ＰＡＡ（＃１）、８ＰＡＡ（＃２）、９ＰＡＡ（＃３）、１０ＰＡＡ（＃４）、１１送受信機、１２レーダ信号処理器、１３追尾信号処理器、１４ビーム制御器、１５ビーム走査処理器（＃１）、１６ビーム走査処理器（＃２）、１７ビーム走査処理器（＃３）、１８ビーム走査処理器（＃４）、１９アンテナ面配分、２０追尾パラメータ計算、２１面間同期パラメータ計算、２２追尾送信タイミング計算、２３ビームスケジューリング、２４バッファ処理、２５同時対処組合わせ計算、２６共通ＴＯＴ算出、２７最適組合わせ算出。

Claims

目標へビーム照射する複数の電子走査アンテナと、
上記複数の電子走査アンテナへレーダ信号を送信及び受信する送受信機と、
上記送受信機から得られるレーダ信号を処理して目標の現在位置を求めるレーダ信号処理器と、
上記レーダ信号処理器で求めた目標の現在位置から、目標の予測位置を求める追尾信号処理器と、
上記追尾信号処理器から入力した複数の目標の予測位置への追尾要求に対し、上記電子走査アンテナ毎に同時にビームを照射する目標の組合わせを決定し、レーダビームのＰＲＩ、パルス幅、ヒット数を上記送受信機へ送出するビーム制御器と、
複数の上記電子走査アンテナから送出されるビームを合成して得られるレーダビームを所定の方向へ指向させるビーム走査処理器と、
から構成することを特徴とする電子走査レーダのビーム制御装置。
追尾信号処理器から入力する複数目標の予測位置への追尾要求に対し、各々の目標を追尾する電子走査アンテナを割り当てるアンテナ面配分手段と、
上記追尾信号処理器からの追尾要求を基に、ノイズ、妨害電波等に配慮しながら、所要のＰＲＩ、ヒット数、パルス幅等の追尾パラメータを計算する追尾パラメータ計算手段と、
一定時間内に入力された追尾要求に対する総ビーム照射時間を最も小さくする組合わせを求める面間同期パラメータ計算手段と、
追尾目標の受信タイミングと送信パルスのタイミングが重ならない様に送信タイミングの遅延時間を求める追尾送信タイミング計算手段と、
上記追尾送信タイミング計算手段から入力するＰＲＩ、ヒット数、パルス幅や捜索ビームパラメータ等を決められた優先順に並べかえるビームスケジューリング手段と、
から構成することを特徴とする請求項１記載の電子走査レーダのビーム制御装置。