JP2008026223A - パルスレーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】受信マルチビームにより受信した目標の高度情報を視認性良く表示器上に表示する。
【解決手段】パルスレーダ装置において、仰角方向に受信マルチビームを形成し、角度を異にして、１目標に対する複数個のレーダ反射信号を同時に受信可能なレーダ送受信機１と、このレーダ送受信機１を介して受信された１目標に関する複数個のレーダ反射信号に基づく近似計算（近似計算回路２）を行い、離散的に得られる目標位置データにフィットした上記１目標に対する受信映像表示パターンを生成して、Ｅスコープ表示器３２上に表示する。
近似計算回路２における最小二乗法等の近似計算によれば、濃淡で視認性が良好な目標の高度位置情報を指示器上に表示することができ、目標の高さ位置を精度良く把握できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、マルチビーム方式のレーダ送受信機を備えたパルスレーダ装置の改良に関する。

空間を捜索して目標を捕捉するパルスレーダ装置において、目標の高さ位置を捕捉しようとするときには、ビーム幅の狭くシャープなレーダビームを仰角方向に機械的に走査（スキャン）し、目標を捕捉した角度情報から目標の高さ位置（高度情報）を得る方法と、仰角方向に受信マルチビームを形成し、受信したビームの角度位置から捕捉した目標の高さ位置（高度情報）を得る方法とがある。

方位方向には同じ速度でアンテナを回転（走査）させた状況において、前者の方法では、仰角方向に機械的にビーム走査しつつ方位方向に回転走査して目標捕捉を行うのに対し、後者の方法は、仰角方向に受信マルチビームを同時形成し、前者のように仰角方向へのビーム走査を行わないので、仰角方向での目標に対するパルスヒット数を増大させることができ、比較的高い受信感度で目標を捕捉できる。（例えば、特許文献１参照。）。

また、前者の方法では、仰角方向へは機械的なビーム走査により目標を捕捉するので、捕捉した目標の映像信号（目標反射信号）をＣスコープレーダ指示器に表示したときには、図６に示したようになり、仰角方向にビーム幅に対応した広がり有するものの視認性良く目標映像が表示され、監視員は、目標の高度情報を比較的精度良く捉えることができる。

それに対し、後者の、仰角方向に形成された受信マルチビームを介して捕捉した目標の受信映像は、仰角方向に所定角度間隔をなして配列された電子的な各ビームにおける受信信号に基づくので、図７に示したように、ＨＲＩ（Height Range Indicator：高度−距離指示器）上では、各ビームの角度位置に対応し、高度方向に離散した映像となって表示される。

なお、図６及び図７は、Ｅスコープ表示画面上において、ある方位角度における仰角方向での受信映像を模式的に拡大して示したものであり、ＣＲＴ等のレーダ指示器等では、一般に、目標反射信号は、背景の暗い画面上に明るく輝度表示されるものであるが、本明細書添付の図面では、記載の都合上、白黒表示を反転させ、明るい輝度表示の受信映像を黒色の濃淡表示で表すものとする。

また、図６及び図７において、受信映像は、仰角方向に広がりを有するのに対して、距離方向においては一定に固定されているように描かれているが、実際の目標反射信号は、小さくはあるが、各仰角度における距離方向の受信位置は前後方向への浮動ないしは離散は避けられない。
特開２００５−６２０５８号公報（図２）

上記のように、仰角方向に受信マルチビームを形成し、角度を異にして、１目標に対するレーダ反射信号を複数個同時に受信可能なパルスレーダ装置では、表示器上に表示される目標映像は、仰角方向に離散的なものとなってしまうという性質を有するので、監視員は、表示器の映像からは、目標の高度位置を精度良く捉えることができないという問題があった。

そこで本発明は、仰角方向に受信マルチビームを形成して捕捉した目標映像でも、目標の高度情報を視認性良く、また精度良く捉えることができるパルスレーダ装置を提供することを目的とする。

本発明は、パルスレーダ装置において、仰角方向にマルチビームを形成し、角度を異にして、１目標に対する複数個のレーダ反射信号を同時に受信可能なレーダ送受信機と、このレーダ送受信機を介して受信された前記１目標に関する複数個のレーダ反射信号に基づく近似計算により、前記１目標に対する受信映像表示パターンを算出する演算手段と、この演算手段により算出された前記受信映像表示パターンを、受信された仰角度位置に対応させて表示する表示手段とを具備することを特徴とする。

本発明のパルスレーダ装置によれば、仰角方向に角度を異にして複数個同時に受信される１目標に対するパルス反射レーダ信号に対し、演算手段は、近似計算により、その１目標に対する受信映像表示パターンを算出し、その算出により取得した目標に対する高度情報が表示器に表示されるので、監視員は、表示器上における目標の高度位置を、精度良く正確に捉えることができる。

以下、本発明によるパルスレーダ装置の一実施例を図１ないし図５を参照して詳細に説明する。

本発明の一実施例に係るパルスレーダ装置は、仰角方向へビームがつらなる受信マルチビームを形成して、１目標からの角度を異にしたパルスレーダ反射信号を複数個同時に受信可能なレーダ送受信機１と、このレーダ送受信機１を介して供給された１目標に関する複数個のパルスレーダ反射信号に対し、最小二乗法による近似計算により、前記１目標の表示映像信号を得る近似計算回路２と、この近似計算回路２による演算結果で得られた表示映像信号をＨＲＩ（Height Range Indicator）表示する表示手段３とから構成されている。

レーダ送受信機１は、既知の回路構成からなり、アレイアンテナ１１と、アレイアンテナ１１に接続された送受信回路１２と、この送受信回路１２の受信出力に接続され、ＤＢＦ（Digital Beam Forming）機能を備えたビーム形成回路１３と、このビーム形成回路１３に接続され、ビーム形成回路１３で形成された各受信ビームに対応した目標信号を導出する受信信号検出回路１４とから構成されている。

レーダ送受信機１は、送信時において仰角方向にコセカントビームを形成して送信パルスを送信し、受信時は、その送信パルスの目標からの反射信号に対し、ビーム形成回路１３は仰角方向へ受信マルチビームを形成して受信し、各ビームに対応した目標からの反射信号を受信信号検出回路１４で検出して出力する。

この受信信号検出回路１４からの出力は、仰角方向に形成された受信マルチビームに対応した目標からの各レーダ反射信号であることから、図７に示したように、少なくとも仰角方位には各ビーム配列に対応した離散的な目標反射信号を得て近似計算回路２に供給される。

近似計算回路２は、受信信号検出回路１４からの仰角方向に離散的な目標反射信号を導入し、最小二乗法による近似計算を実行する。

すなわち、近似計算回路２は、仰角方向に離散的に得られた目標反射信号に対し、最小二乗法による近似計算を行うので、良く知られているように、離散的な位置データに最もフィット（合致）した目標反射映像パターン信号を生成して、表示手段３の補正回路３１に供給することができる。

表示手段３は、補正回路３１と、Ｅスコープ表示器３２と、補正回路３１に接続されたキーボード等の補正入力機器３３とから構成されている。

近似計算回路２から供給される目標反射映像パターン信号は、補正回路３１を介してＥスコープ表示器３２に供給表示される。

Ｅスコープ表示器３２に表示された目標反射映像パターン信号は、近似計算回路２における近似計算を経て、図2に示したように、少なくとも仰角方向に線形に連続した濃淡映像として表示されるので、監視員は、Ｅスコープ表示器３２に供給され表示された目標反射映像パターンから、捕捉した目標の高度情報、とりわけピーク（中心）位置を、良好な視認性のもとで精度良く読み取ることができる。

図３（ａ）は図２の要部拡大図である。また、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、図３（ａ）の濃淡映像に対し、それぞれＸ−Ｘ線及びＹ−Ｙ線から矢視方向への断面図に対し、高さ（輝度）方向に等高区分線を引いた図で、この等高区分線から、図３（ａ）に示した濃淡映像を図４に示した等高線で表示することができる。

そこで、上記実施例の説明では、表示手段３のＥスコープ表示器３２には、図３（ａ）に示したような輝度の濃淡表示で表示する旨説明したが、濃淡表示に代えて、図４に示したように、中心位置Ｐを捉えた等高線（図では、H０〜Ｈ７の８段階）表示に切替えて表示しても良い。

また、近似計算回路２から供給される目標反射映像パターン信号は、補正回路３１を介してＥスコープ表示器３２に供給されるものであるが、補正回路３１にはキーボード等の補正入力機器３３が接続されている。従って、監視員はＥスコープ表示器３２上に表示された目標反射映像パターンを観察しつつ、補正入力機器３３への入力操作により補正回路３１を作動させ、補正回路３１を通過する目標反射映像パターンの表示位置やパターン形状を適宜補正することができる。

すなわち、本発明におけるように、仰角方向にマルチビームを形成して目標を捕捉し、近似計算により、フィット（合致）した受信映像表示パターンを算出してＥスコープ表示器３２上に表示させたとき、近似計算に起因する角度誤差や観測時における電波伝搬環境等によっては、本来観測されるべき目標位置が表示器上において位置ずれを起こして表示されたり、観測パターン形状が本来の形から変形して表示されることがある。

経験豊富な監視員は、観測時における電波伝搬環境等の状況によって、表示器上での映像が微妙に変化するものであることを認識していることが多い。

そこで、この実施例におけるパルスレーダ装置では、監視員は、補正回路３１に接続された補正入力機器３３を操作し、Ｅスコープ表示器３２に表示された目標映像を観測しつつ、近似計算回路２を介して出力された受信映像表示パターンのパラメータを補正することで、Ｅスコープ表示器３２における映像の位置や形状を修正し、航空機管制がより適切かつ円滑に行い得るようにすることができる。

すなわち、監視員は、Ｅスコープ表示器３２に表示された目標映像を観測しつつ、例えば図５に示したように、中心位置Ｐに対する位置補正（ΔＰ）や、距離方向あるいは仰角方向への圧縮（あるいは拡張）の形状補正を行う、いわゆるマンインザループ機能を有して、捕捉した目標の特性や監視環境に即した表示とすることができる。

なお上記説明では、演算手段である近似計算回路２は、受信信号検出回路１４から供給される（離散的な）受信信号に対し、最小二乗法等の近似計算により、表示用の映像パターン信号を出力させる旨説明したが、近似計算回路２にメモリを備え、そのメモリに、選択可能な複数の基準映像パターンが予め記憶しておき、その記憶した複数の基準映像パターンの中から、近似計算回路２における演算によって算出した映像パターンに最も近似した基準映像パターンを選択的に読み出して表示手段３の補正回路３１に供給するようにしても良い。

いずれにしても、本実施例のパルスレーダ装置によれば、近似計算回路２における近似計算により、高さ位置方向に精度良い目標映像信号を生成して表示できるので、監視員は、指示器上において、目標の高さ位置を的確かつ高精度に把握することができる。

本発明によるパルスレーダ装置の一実施例を示す構成図である。 図１に示した装置の表示器における目標表示画像を示したものである。 図３（ａ）は図２に示した目標表示画像の拡大模式図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＸ−Ｘ線矢視断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＹ−Ｙ線矢視断面図である。 図３（ｂ）及び図３（ｃ）に対応させ等高線表示化した目標表示画像を示したものである。 図４に示した目標表示画像の補正図である。 仰角方向への機械的なビーム走査による、表示器上の目標表示画像の拡大図である。 従来のパルスレーダ装置における表示器上に表示された目標表示画像の拡大図である。

符号の説明

１ レーダ送受信機
１１ アレイアンテナ
１２ 送受信回路
１３ ビーム形成回路（受信マルチビーム形成回路）
２ 近似計算回路（近似計算手段）
３ 表示手段
３１ 補正回路
３２ Ｅスコープ表示器
３３ 補正入力機器

Claims (2)

1. 仰角方向にマルチビームを形成し、角度を異にして、１目標に対する複数個のレーダ反射信号を同時に受信可能なレーダ送受信機と、
   このレーダ送受信機を介して受信された前記１目標に関する複数個のレーダ反射信号に基づく近似計算により、前記１目標に対する受信映像表示パターンを算出する演算手段と、
   この演算手段により算出された前記受信映像表示パターンを、受信された仰角度位置に対応させて表示する表示手段と
   を具備することを特徴とするパルスレーダ装置。
2. 前記表示手段は、前記演算手段により算出された受信映像表示パターンの形状を補正して表示する補正機能を有することを特徴とする請求項1に記載のパルスレーダ装置。