JP2008058269A - レーダ制御装置およびネットワークレーダ - Google Patents

Abstract

【課題】 監視覆域がそれぞれ設定される複数のレーダから構成されるネットワークレーダにおいて、監視対象エリアを効率的に監視するネットワークレーダおよびこれに用いるレーダ制御装置を得る。
【解決手段】 レーダ制御装置は、目標物の想定航跡ｄ３およびレーダ諸元ｄ１に基づき監視覆域ごとで且つ想定航跡ごとに想定航跡上の目標物の探知性能ｄ４を算出する探知性能算出部６、探知性能ｄ４に基づきレーダ１それぞれが設定する監視覆域を計算する待ち受け組み合わせ計算部８、および待ち受け組み合わせ計算部８が計算した監視覆域の設定をレーダ１ごとに指示するレーダ統制部２を備えたことを特徴とする。なお、レーダ１は所定の監視覆域を設定でき、レーダ制御装置が決定した監視覆域を設定して監視するものであり、想定航跡とは目標物の軌道を予想したものである。
【選択図】 図１

Description

この発明は、航空機やミサイル等の目標物を探知するためにレーダの監視覆域を計算するレーダ制御装置およびこれを用いたネットワークレーダに関する。

従来、複数のレーダをネットワークで連結したネットワークレーダにおいては、レーダ制御装置が中央管理装置として各レーダを制御していた。例えば、特許文献１では、ネットワークレーダを構成するレーダの一つが自然条件の変動等で性能劣化した場合、レーダ制御装置は性能劣化したレーダを補うべく、他のレーダに監視覆域を変更する指示をして、ネットワークレーダ全体の性能を確保しようとしていた。
また、特許文献２では、レーダ制御装置は各レーダから得られたデータを統括してデータ処理を行なうとともに、位相を制御した送信信号を各レーダに送信していた。

特開２００１−１７４５４７（第４頁、図３） 特開２００２−２７７５３３（第４頁、図１）

ネットワークレーダにおいては、対象エリアを効率的に監視するため、目標物の出現確率の高いエリア（以降、「重点エリア」と称する）を集中的に監視すべく、レーダ制御装置がレーダを操作すれば、さらに効率的な監視を実現することができる。
しかし、特許文献１では、レーダ制御装置は、レーダの一つが性能劣化してはじめてレーダの監視覆域を変更しているだけであり、重点エリアを集中的に監視しているわけではない。なお、特許文献１では、１つのレーダが目標物を追尾している際に追尾範囲の外になってしまった場合、レーダ制御装置が隣のレーダにキューイング、つまり目標物の位置等の情報を与え、隣のレーダに目標物を検出させる動作をしている。しかし、この動作は、既に検出して追尾している目標物に関する情報をレーダに与えて、このレーダに目標物を検出させるだけであり、目標物を検出するために両レーダを効率的に動作させているわけではない。
また、特許文献２でも、レーダ制御装置はレーダの性能に応じて各レーダの監視覆域を制御していることはもちろん、重点エリアを集中的に監視していることもない。

特許文献１および２のように対象エリアを平均的に監視すると、重点エリア以外のエリアにおいて、目標探知確率が必要以上に高くなったリソース割り振りになるなど、必要以上のレーダの動作リソースを割り振る可能性がある。
また、対象エリアが広い場合には、レーダの監視覆域の１スキャンに必要な時間を意味するデータレートが大きくなったり、いずれのレーダでも目標物の監視ができないような状態、いわゆる「抜け」が発生したりするなどの問題が生じる可能性もある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、監視対象エリアを効率的に監視するネットワークレーダを構築して制御するレーダ制御装置を得ることを目的とする。

この発明に係るレーダ制御装置は、監視覆域がそれぞれ設定される複数のレーダを制御するレーダ制御装置であり、目標物の想定航跡およびレーダ諸元に基づき監視覆域ごとで且つ想定航跡ごとに想定航跡上の目標物の探知性能を算出する探知性能算出部、探知性能に基づきレーダそれぞれが設定する監視覆域を計算する待ち受け組み合わせ計算部、および待ち受け組み合わせ計算部が計算した監視覆域の設定をレーダごとに指示するレーダ統制部を備えたことを特徴とする。なお、レーダは所定の監視覆域を設定でき、レーダ制御装置が決定した監視覆域を設定して監視するものであり、想定航跡とは目標物の軌道を予想したものである。

また、この発明に係るレーダ制御装置は、監視覆域がそれぞれ設定される複数のレーダを制御するレーダ制御装置であり、目標物の想定航跡およびレーダのレーダ諸元に基づき、レーダが設定する監視覆域の全ての組み合わせごとで且つ想定航跡ごとに想定航跡上の目標物の探知性能を算出する探知性能算出部、探知性能に基づきレーダそれぞれが設定する監視覆域を計算する待ち受け組み合わせ計算部、および待ち受け組み合わせ計算部が計算した監視覆域の設定をレーダごとに指示するレーダ統制部を備えたことを特徴とする。なお、レーダは所定の監視覆域を設定でき、レーダ制御装置が決定した監視覆域を設定して監視するものであり、想定航跡とは目標物の軌道を予想したものである。

この発明によれば、レーダ制御装置が監視覆域の探知性能に基づきレーダそれぞれが設定する監視覆域を決定するとともに、決定した監視覆域をレーダごとに指示するので、監視対象エリアを効率的に監視するネットワークレーダを構築して制御するレーダ制御装置を得ることができる。

また、この発明によれば、レーダ制御装置が監視覆域の組み合わせごとの探知性能に基づきレーダそれぞれが設定する監視覆域を決定するとともに、決定した監視覆域をレーダごとに指示するので、監視対象エリアを効率的に監視するネットワークレーダを構築して制御するレーダ制御装置を得ることができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るレーダ制御装置の構成図である。レーダ制御装置は、待ち受け組み合わせ計算部が計算した前記監視覆域の設定を前記レーダごとに指示するレーダ統制部であるレーダ統制装置２、入力装置３、想定航跡生成装置４、想定航跡データベース５、目標物の予想される軌道である想定航跡およびレーダ１Ａ、１Ｂおよび１Ｃのレーダ諸元に基づき、監視覆域ごとで且つ想定航跡ごとに想定航跡上の目標物の探知性能を算出する探知性能算出部である探知性能算出装置６、探知性能データベース７および探知性能に基づきレーダ１Ａ、１Ｂおよび１Ｃそれぞれが設定する監視覆域を計算する待ち受け組み合わせ計算部である最適待ち受け組み合わせ選定装置８を備えている。また、レーダ制御装置には監視覆域を設定するレーダ１Ａ、１Ｂおよび１Ｃが接続している。
以降、説明の便宜上、レーダ１Ａ、１Ｂおよび１Ｃを総じて説明する際にはレーダ１と称する。

レーダ１は、既知の座標に設置された固定レーダであり、各レーダ１は、送受信タイミング、精度、探知範囲や探知確率などで示される探知に関する探知性能、および追尾に関する追尾性能など、レーダ１の機能や性能に関する諸元ｄ１（以降、「レーダ諸元ｄ１」と称す）をレーダ統制装置２に出力する。

レーダ統制装置２は、レーダ１からレーダ諸元ｄ１を受信して探知性能算出装置６に出力するとともに、最適待ち受け組み合わせ選定装置８から入力された各レーダ１の監視覆域の情報に基づき各レーダ１に監視覆域の設定を指示する。

入力装置３は、事前情報ｄ２が入力されるとこの事前情報ｄ２を想定航跡生成装置４に出力する。事前情報とは、目標物の機種情報や目標物の出現しそうなエリア情報等であり、具体的には、飛行機や例えばＴＢＭなどのミサイルと言った目標物に関する飛行諸元、目標物が出現しそうな位置や目標物が発射されると予想される位置（以降、「始点」と称する）、例えばミサイルの着弾予想点のような目標物の到着予想地点（以降、「終点」と称する）を示すものである。
さらに具体的に説明すると、想定航跡生成装置４は、目標物が航空機の場合には発射点となる航空基地を始点に、攻撃対象となる我が国の航空基地を終点とした想定航跡を作成したり、目標物がＴＢＭの場合にはＴＢＭ発射基地等を始点に、東京等の大都市を着弾点である終点とした想定航跡を生成したりする。

想定航跡生成装置４は、入力装置３から入力された事前情報ｄ２に基づいて、想定航跡ｄ３を計算して想定航跡データベース５に出力する。想定航跡とは、目標物の種類、始点および終点に基づいて計算されるものである。
図２は、この発明の実施の形態１において想定航跡ｄ３の概念を説明する図である。ここでは、目標物ａに関して、予想される始点としてＰｓ（ａ１）およびＰｓ（ａ２）の２点があり、予想される終点としてＰｅ（ａ１）、Ｐｅ（ａ２）およびＰｅ（ａ３）の３点がある場合を例に挙げる。始点と終点、および目標物ａの諸元があれば、目標物ａの軌道を予想することができ、図２では、予想される軌道のパターンをｔ１、ｔ２、・・・ｔ６としている。
上記の例のように、想定航跡生成装置４は、始点と終点との全ての組み合わせおよび目標物ａの諸元を考慮して、目標物ａの軌道ｔ１、ｔ２、・・・ｔ６を想定航跡ｄ３として計算する。なお、目標物ａ、目標物ｂ・・・のように複数の目標物を想定する場合も、上記の例と同様に想定航跡ｄ３を計算する。

想定航跡データベース５は、想定航跡生成装置４から入力された想定航跡ｄ３を保持する。また、探知性能算出装置６に想定航跡ｄ３を出力する。

ところで、この実施の形態１では、想定航跡生成装置４は入力された事前情報ｄ２に基づき想定航跡ｄ３を計算して想定航跡データベース５に出力していたが、入力装置３には事前情報ｄ２が入力される替わりに、予め計算した想定航跡ｄ３が入力されるようにして良く、入力装置３は入力された想定航跡ｄ３を想定航跡データベース５に直接出力しても良い。この場合、想定航跡生成装置４が不要となる。
また、想定航跡データベース５も備えずに、入力装置３から想定航跡ｄ３を探知性能算出装置６に直接出力しても良い。この場合、探知性能算出装置６は、想定航跡ｄ３が入力されるたびに後述の方法で探知性能を計算することになる。

探知性能算出装置６は、第一に、レーダ統制装置２から入力されたレーダ諸元ｄ１を元に、各レーダ１について設定可能な監視覆域のケースを計算する。これにより、全てのレーダ１に関する監視覆域の全ケースが計算される。
第二に、監視覆域の全ケースにおいて、想定航跡データベース５から入手した全ての想定航跡ｄ３に対する探知性能を算出する。探知性能とは、各想定航跡ｄ３上の目標物を探知するまでにかかる時間や探知確率等を示す。
探知性能算出装置６は、算出した探知性能ｄ４を探知性能データベース７に出力する。

探知性能データベース７は、探知性能算出装置６から入力された探知性能ｄ４を保持する。また、最適待ち受け組み合わせ選定装置８に探知性能ｄ４を出力する。

最適待ち受け組み合わせ選定装置８は、監視覆域ごとで且つ想定航跡ごとの探知性能に基づき、目標物の探知が不可能である第１の想定航跡と目標物の探知が可能である第２の想定航跡とに応じて探知性能に付加する重みを変更し、重みを付加した探知性能を総合することにより、レーダのうち設定される監視覆域が未決定である第１のレーダが設定する監視覆域ごとの評価値を計算する評価値計算処理部８１、第１のレーダに設定される監視覆域を評価値が最大である監視覆域に決定するとともに、監視覆域が決定された第１のレーダを第２のレーダに変更する監視覆域決定処理部８２および第１のレーダから変更された第２のレーダにより目標物の探知が可能であると判断された第１の想定航跡を第２の想定航跡に変更する想定航跡変更処理部８３とを備え、探知性能データベース７から入手した探知性能ｄ４に基づき、各レーダ１をどの性能でどの方向にどのタイミングで待ち受けるのが最適な待ち受けとなるかの組み合わせを求める。

次に、具体的な動作を説明する。
なお、事前情報ｄ２が入力装置３を介して想定航跡生成装置４に入力されると、想定航跡生成装置４は、予め、事前情報ｄ２に基づいて想定航跡ｄ３を計算して、この想定航跡ｄ３を想定航跡データベース５に出力する。
この後、想定航跡データベース５は入力された想定航跡ｄ３を保持している。

各レーダ１は各自のレーダ諸元ｄ１をレーダ統制装置２へ出力すると、レーダ統制装置２は、各レーダ１から入力されたそれぞれのレーダ諸元ｄ１を探知性能算出装置６に出力する。
探知性能算出装置６は、想定航跡データベース５から想定航跡ｄ３を取得し、各想定航跡ｄ３に対して、監視覆域ごとに探知性能ｄ４を算出し、探知性能データベース７に出力する。探知性能ｄ４の算出方法について以下に詳説する。

例として、レーダ１が２つであり、レーダ１Ａおよび１Ｂとした場合の探知性能の計算方法を説明する。
図３は、この発明の実施の形態１において探知性能ｄ４の概念について説明する図である。レーダ１Ａは、自らのレーダ諸元に従い監視覆域を変化させることができ、複数のパターンの監視領域を形成して目標物を監視することができる。ここでは、レーダ１Ａが２パターンＦ（Ａ１）、Ｆ（Ａ２）の監視覆域を設定する場合を考える。また、レーダ１Ｂについてもレーダ１Ａと同様であり、ここでは、レーダ１Ｂが２パターンＦ（Ｂ１）、Ｆ（Ｂ２）の監視覆域を設定する場合を考える。
また、想定航跡ｄ３は、ｔ１、ｔ２およびｔ３の３種類からなるものとする。
探知性能算出装置６は、想定航跡の１つであるｔ１に関して、全ての監視覆域Ｆ（Ａ１）、Ｆ（Ａ２）、Ｆ（Ｂ１）およびＦ（Ｂ２）について探知性能を計算する。具体的には、想定航跡ｔ１上の目標物が始点を出発してから監視覆域Ｆ（Ａ１）、Ｆ（Ａ２）、Ｆ（Ｂ１）およびＦ（Ｂ２）を設定するレーダが探知するまでに掛かる時間や探知確率等を探知性能ｅｆ１、ｅｆ２、ｅｆ３およびｅｆ４とする。また、想定航跡ｔ２およびｔ３についても、ｔ１の場合と同様の探知性能を計算し、ｅｆ５、・・・ｅｆ１２とする。以下では、探知性能の値が大きいと探知性能が良いものとして説明する。
この例のように、探知性能算出装置６は、想定航跡ｄ３ごとで且つ監視覆域ごとに探知性能を計算し、これらを探知性能ｄ４として探知性能データベース７に出力する。
この後、探知性能データベース７は入力された探知性能ｄ４を保持する。

最適待ち受け組み合わせ選定装置８は、探知性能データベース７から探知性能ｄ４を取得し、各レーダ１における監視覆域の最適な組み合わせを計算する。
最適待ち受け組み合わせ選定装置８は、各想定航跡に対して探知性能の良い監視覆域を、当該レーダが待ち受け状態として設定すべき監視覆域として選択し、全レーダに関しても同様に設定すべき監視覆域を選択すれば、監視覆域に関する最適な組み合わせを算出することができる。
上記のような監視覆域に関する最適な組み合わせを計算する方式として、この実施の形態１では、グリーディーアルゴリズムの考え方に基づく方式を採用する。グリーディーアルゴリズムは、著名な最適化問題である集合被覆問題に対する解法として優れていることが分かっている。全探索などを行うと監視覆域に関する組み合わせの最適な解が得られるが、その反面、レーダ１の監視覆域の数や想定航跡ｄ３の数によっては、最適な監視覆域の組み合わせを導くまでに現実的でない膨大な時間が掛かる可能性がある。このグリーディーアルゴリズムは、単純な処理の実行で優れた解を短時間で得ることができる。以降、この監視覆域に関する組み合わせを示しグリーディーアルゴリズムに基づく解を最適解と呼ぶ。以下にグリーディーアルゴリズムに基づく計算方法を説明する。

図４は、この発明の実施の形態１に係る最適待ち受け組み合わせ選定装置８がグリーディーアルゴリズムを採用して、監視覆域の最適な組み合わせを計算する方法を示したフローである。
まず、ステップＳＴ４０１にて探知性能データベース７から探知性能ｄ４を取得する。ステップＳＴ４０１は、監視覆域の最適な組み合わせを計算する時点で実行しても良く、予め実行しておいても良い。
ステップＳＴ４０２にて、全てのレーダ１および想定航跡ｔ１、ｔ２およびｔ３の状態を初期化する。状態とは、「確定」および「未確定」のいずれかの状態を示す。具体的には、レーダ１は、設定する監視覆域が未決定である第１のレーダである「未確定状態」のレーダと、設定する監視覆域が決定されている第２のレーダである「確定状態」のレーダとに分類される。また、想定航跡は、当該想定航跡上の目標物が確定状態のレーダ１により探知が不可能である第１の想定航跡である「未確定状態」の想定航跡と、当該想定航跡上の目標物が確定状態のレーダ１により探知が可能となる第２の想定航跡である「確定状態」の想定航跡とに分類される。

ステップＳＴ４０３では、評価値計算処理部８１が、監視覆域ごとに下記の式（１）に示す方法で評価値を計算する。
（評価値）＝Σ_想定航跡｛（重み）×（探知性能）｝ ・・・式（１）
監視覆域Ｆ（Ａ１）を例に挙げて説明する。なお、現時点でレーダ１Ａは未確定状態、想定航跡ｔ１、ｔ２およびｔ３も未確定状態であるものとする。最適待ち受け組み合わせ選定装置８は、Ｆ（Ａ１）における想定航跡ごとの探知性能を、想定航跡に対して重み付けして総合したものをＦ（Ａ１）の評価値とする。具体的には、図３では、ｅｆ１に重みを付加したもの、ｅｆ５に重みを付加したものおよびｅｆ９に重みを付加して積算したものを監視覆域Ｆ（Ａ１）の評価値ｅｖ（Ａ１）とする。監視覆域Ｆ（Ａ２）も、上記と同様に計算し、評価値ｅｖ（Ａ２）を計算する。
また、レーダ１Ｂの監視覆域である監視覆域Ｆ（Ｂ１）およびＦ（Ｂ２）に関しても、式（１）に従い評価値を計算する。

次にステップＳＴ４０４では、監視覆域決定処理部８２が、最も高い評価値を持つ監視覆域を選択し、この選択した監視覆域を選択した監視覆域が属するレーダが設定すべき監視覆域として決定するとともに、監視覆域を決定したレーダを確定状態に変更する。例えば、評価値ｅｖ（Ａ１）、ｅｖ（Ａ２）、ｅｖ（Ｂ１）およびｅｖ（Ｂ２）のうち、ｅｖ（Ａ２）が最も高い場合には、レーダ１Ａが設定すべき監視覆域をＦ（Ａ２）に決定し、レーダ１Ａを確定状態に変更する。レーダ１が確定状態になると、以降は当該レーダ１に関しての評価値計算処理部８１の式（１）による評価値の計算が行われない。

ステップＳＴ４０５では、想定航跡変更処理部８３が、決定したレーダで監視した場合に、目標物の探知が可能な想定航跡を選定し、確定状態に変更する。ここでは、最適待ち受け組み合わせ選定装置８が閾値を有し、閾値と探知性能とを比較することにより、想定航跡上の探知が可能か否かを決定する。なお、閾値は、１つのレーダ制御装置につき１種類でも良いが、想定航跡ごとに閾値を設けたり、レーダの監視覆域ごとに閾値を設けたり、さらには想定航跡ごとでかつ監視覆域ごとに閾値を設けても良い。
さらにステップＳＴ４０６では、評価値計算処理部８１が、ステップＳＴ４０５において確定状態に変更された想定航跡に関する重みを変更する。例えば、重みを小さくすれば、式（１）における｛（重み）×（探知性能）｝を計算する際に、確定状態となった想定航跡上の目標物の探知よりも、未確定状態の想定航跡上の目標物の探知を重視した場合の評価値を得ることができる。

ステップＳＴ４０７では、全てのレーダ１が確定状態になったか否かを判断する。全てのレーダ１が確定状態になっていれば処理を終了し、未確定の状態であるレーダ１が存在する場合には、ステップＳＴ４０３からステップＳＴ４０６を繰り返す。例えば、上記の例では、レーダ１Ｂは未確定状態から確定状態に変更されていないため、ステップＳＴ４０３からステップＳＴ４０６が繰り返される。

このように、図４に記載の処理のように、探知性能を重み付けして総合して評価値を計算することにより、各レーダ１が設定すべき監視覆域の組み合わせ、つまり最適解が決定する。
最適待ち受け組み合せ選定装置８にて最適解が決定された後は、各レーダ１に対応する監視覆域の組み合わせｄ５がレーダ統制装置２に通知される。
レーダ統制装置２は、各レーダ１に対して対応する監視覆域を送信し、各レーダ１は、指示された監視覆域を設定して、目標物の監視を行う。
例えば、上記の例にてレーダ１Ａおよびレーダ１Ｂについて最適解として決定された監視覆域がＦ（Ａ２）およびＦ（Ｂ１）である場合、最適待ち受け組み合わせ選定装置８はレーダ統制装置２に｛Ｆ（Ａ２）、Ｆ（Ｂ１）｝を監視覆域の組み合わせｄ５として通知する。さらに、レーダ統制装置２は、レーダ１Ａに対し監視覆域Ｆ（Ａ２）を設定するよう指令し、レーダ１Ｂに対し監視覆域Ｆ（Ｂ１）を設定するよう指令する。

以上のように、この実施の形態１によれば、レーダ制御装置が想定航跡および各レーダのレーダ諸元に基づきレーダ１の監視覆域に関する組み合わせの最適解を計算するので、各レーダが単体の性能を向上させるのではなく、複数のレーダが組み合わされたレーダセットとして効率的な探知性能を実現することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、最適待ち受け組み合わせ選定装置８は、グリーディーアルゴリズムを採用しており、一度算出した値から最も評価値が良かった監視覆域を確定させることを繰り返して、監視覆域を一つ一つ確定させていき、最適解を計算していた。しかし、この計算方法では、一つのレーダ１に関して監視覆域を確定した後には、当該レーダ１の監視覆域が変更されることがないため、計算した最適解は監視覆域の組み合わせの中で効率が最も良いとは限らなかった。
この実施の形態２に係るレーダ制御装置は、全ての想定航跡と監視覆域の全ての組み合わせとから探知性能を算出して、その中から最も評価値が良いものを最適解とするものである。

実施の形態２に係るレーダ制御装置は、図１に示す実施の形態１に係るレーダ制御装置の構成に変更を加えたものである。このため、図示を省略するとともに、図１と同一の構成および機能に関する説明を省略する。

探知性能算出装置６は、目標物の予想される軌道である想定航跡およびレーダ１のレーダ諸元ｄ１に基づき、レーダ１が設定する監視覆域の全ての組み合わせごとで且つ想定航跡ごとに想定航跡上の目標物の探知性能を算出する探知性能算出部に相当するものであり、レーダ統制装置２からのレーダ諸元ｄ１および想定航跡データベース５からの想定航跡ｄ３が入力されると、探知性能ｄ４を計算する。以下に詳説する。
第一に、監視覆域の全ての組み合わせを計算する。例えば図３に示すように、レーダが１Ａおよび１Ｂの２種類、かつ各レーダが設定できる監視覆域がＦ（Ａ１）およびＦ（Ａ２）、ならびにＦ（Ｂ１）およびＦ（Ｂ２）であるとする。このとき、監視覆域の全ての組み合わせとは、４種類であり、１｛Ｆ（Ａ１）、Ｆ（Ｂ１）｝、２｛Ｆ（Ａ１）、Ｆ（Ｂ２）｝、３｛Ｆ（Ａ２）、Ｆ（Ｂ１）｝、４｛Ｆ（Ａ２）、Ｆ（Ｂ２）｝となる。
第二に、監視覆域の組み合わせごとで且つ想定航跡ｔ１、ｔ２およびｔ３ごとに探知性能ｄ４を計算して、これを探知性能データベース７に出力する。

また、探知性能データベース７は、探知性能算出装置６から入力された探知性能ｄ４を保持する。

さらに、最適待ち受け組み合わせ選定装置８は、探知性能データベース７から探知性能ｄ４を取得して、監視覆域の組み合わせごとに評価値を計算する。評価値の計算は、式（１）に示す方法と同様であるが重みは全て１とする。なお、実施の形態１では、式（１）の探知性能は１つの監視覆域ごとで且つ想定航跡ごとの探知性能を表しており、評価値は監視覆域ごとに計算されていた。したがって、評価値は未確定状態の監視覆域の数だけ存在した。一方、この実施の形態２では、式（１）の探知性能は監視覆域の組み合わせごとで且つ想定航跡ごとの探知性能を表しており、評価値は監視覆域の組み合わせごとに計算される。このため、実施の形態２における評価値は監視覆域の組み合わせの数だけ存在する。
最適待ち受け組み合わせ選定装置８は、評価値の最も高い監視覆域の組み合わせを採用し、レーダ統制装置２に通知する。

以上のように、この実施の形態２によれば、全ての解を列挙しているために必ず最適解が得られ、実施の形態１よりも効率の良い待ち受けを実現することができる。

実施の形態３．
実施の形態２では、全ての解を列挙するため、最適待ち受けを計算するための処理時間が非現実的となる可能性があった。
この実施の形態３に係るレーダ制御装置については、最適待ち受け組み合わせ選定装置８が、未確定状態である第１のレーダの全てが確定状態である第２のレーダに変更された後、計算された監視覆域の値を変化させて評価値を再計算し、評価値の向上が停止した時点で監視覆域の値の変化を停止することを特徴とするものであり、具体的には、実施の形態１において計算した最適解を評価関数を用いて変化させて最適解を求めるものである。

図５は、この発明の実施の形態３に係る最適待ち受け組み合わせ選定装置８がグリーディーアルゴリズムにて監視覆域の組み合わせを確定するとともに、最適解を変化させて解を求める方法を示したフローである。
図５において、図４に示す実施の形態１における最適待ち受け組み合わせ選定装置８と同一の動作には同一の符号を付し、その説明は省略する。

最適待ち受け組み合わせ選定装置８は、ステップＳＴ４０１からＳＴ４０３にて未確定状態の監視覆域ごとに評価値を計算する。
次にステップＳＴ５０８にて過去に全てのレーダが確定状態になったことがあるか否かを判断する。過去に全てのレーダが確定状態になったことがない場合には、ステップＳＴ４０４からＳＴ４０７にて全てのレーダ１が確定状態になるまでステップＳＴ４０３からＳＴ４０６を繰り返す。

ステップＳＴ４０７にて全てのレーダ１が確定状態になると、ステップＳＴ５１１にて、確定状態であったレーダのうちの任意のレーダ１を未確定状態に変更し、ステップＳＴ５１２にて、未確定状態に変更されたレーダ１により目標物の探知が可能であると判断されていた想定航跡を確定状態から未確定状態に変更する。なお、図５のステップＳＴ５１２では、未確定状態に変更されたレーダ１により目標物の探知が可能であると判断されていた想定航跡を「対象の想定航跡」と記載している。
さらに、ステップＳＴ５１３にて、未確定状態に変更された想定航跡に関する重みを変更する。重みは式（１）における｛（重み）×（探知性能）｝に影響するので、例えば重みを大きくすれば、未確定状態の想定航跡上の目標物の探知を重視した場合の評価値を得ることができる。

その後、ステップＳＴ４０３にて評価値を計算してステップＳＴ５０８に進む。この時点では、全てのレーダが確定状態となったことがあるので、ステップＳＴ５０９に進む。
ステップＳＴ５０９では、今回の変更された評価値と、それに対応する前回の評価値とを比較する。「今回の変更された評価値」とは、ステップＳＴ５０９に進む直前にステップＳＴ４０３で計算した評価値である。また、「それに対応する前回の評価値」とは、ステップＳＴ５０９に進む直前にステップＳＴ５１１で未確定状態に変更されたレーダ１について、ステップＳＴ４０４にて監視覆域が固定されたときの評価値である。

ステップＳＴ５０９にて、今回の評価値が前回の評価値よりも大きい場合には、ステップＳＴ４０４に進む。ここでは、ステップＳＴ５１１にて確定状態のレーダを未確定状態に変更して再計算したことにより解が最適解に近づいたものと考えられ、ステップＳＴ４０４に進む処理は評価値をさらに変更して最適解を求めるべく再計算を繰り返すために行うものである。
また、今回の評価値が前回の評価値よりも小さい場合には、ステップＳＴ５１０にて、ステップＳＴ５１１およびＳＴ５１２にて未確定状態に変更される前のレーダの状態および想定航跡の状態に戻した後、処理を終了する。ここでは、レーダ１の状態を変更したことにより解が最適解から離れたものと考えられ、ステップＳＴ５１０はレーダの状態を直前の状態に戻して再計算処理を終了することを示すものである。

このように、最適待ち受け組み合わせ選定装置８は、グリーディーアルゴリズムを用いて求めた最適解を変化させ、今回の評価値が前回の評価値を上回る限り処理を続け、評価関数の向上が見込めなくなった時に処理を終了する方法を採用する。この処理終了時の解を最終的な最適解として、レーダ統制装置２に監視覆域の組み合わせｄ５をレーダ統制装置２に通知する。

以上のように、この実施の形態３によれば、グリーディーアルゴリズムと改善法とを採用して最終的な最適解を計算するため、実施の形態１よりも処理時間が長くなるものの、計算時間が現実的ものとなり、かつ、最適または準最適解を得ることができる。

実施の形態４．
実施の形態１から３では、各レーダ１を固定レーダとして探知性能等を計算していたが、各レーダ１は移動レーダとしてもよい。
図６は、この発明の実施の形態４に係るレーダ制御装置の構成図である。実施の形態４に係るレーダ制御装置は、図１に示す実施の形態１に係るレーダ制御装置の構成図におけるレーダ１Ａ、１Ｂおよび１Ｃを移動可能レーダ１１Ａ、１１Ｂおよび１１Ｃ（以降、レーダ１１Ａ、１１Ｂおよび１１Ｃを総じてレーダ１１と称する）に置き換えたものである。なお、図６において、図１と同一の構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。

図６におけるレーダ１１は、移動して位置座標を変更することができるものであり、探知性能を算出する場合や目標物を探知する場合などの稼動時には固定するものである。以降に実施の形態４に係るレーダ制御装置の動作を説明する。

レーダ１１が移動を終了して設置位置を固定すると、各レーダ１１は固定した位置におけるレーダ諸元ｄ１をレーダ統制装置２に出力する。
続けてレーダ統制装置２は各レーダ１１のレーダ諸元ｄ１を探知性能算出装置６に出力し、探知性能算出装置６は受信した新たなレーダ諸元ｄ１、および想定航跡データベース５から取得した想定航跡ｄ３に基づき、探知性能ｄ４を計算する。以降の動作は、実施の形態１に係るレーダ制御装置の動作と同様である。

以上のように、実施の形態４に係るレーダ制御装置によれば、レーダ１１が移動を終了した後に、最適待ち受け組み合わせ選定装置８が最適解を改めて計算するため、レーダ１１を移動させた後も効率的な探知性能を実現することができる。

さらに、レーダ１１の位置を複数回変更した場合、変更するごとにそれぞれの最適解を保持しておき、保持した複数の最適解に基づき、最も探知効率の良い最適解を選定しても良い。具体的には、例えばレーダ統制装置２がレーダ１１の設置座標とこの時の最適解とを保持しておき、レーダ装置統制装置２が保持している最適解の内、評価値の最も高い最適解を選定する。さらに選定した最適解を構成するレーダの監視覆域を各レーダに送信するとともに、選定した最適解に対応するレーダ１１の位置に移動するよう、各レーダ１１に指令する。
各レーダ１１は、指示された位置、および監視覆域にて目標物を監視する。
以上のようにすれば、各レーダをどこに移動させるべきかに対する解を得ることが可能となる。

実施の形態５．
実施の形態４においては、レーダ１１Ａ、１１Ｂおよび１１Ｃを固定させていたが、この実施の形態５では、レーダを固定せずに移動し続ける場合を想定する。
図７は、この発明の実施の形態５に係るレーダ制御装置の構成図である。実施の形態５に係るレーダ制御装置は、図１に示す実施の形態１に係るレーダ制御装置の構成図におけるレーダ１Ｃを、移動し続けるレーダ１２Ｃ（以降、レーダ１２Ｃと称する）に置き換えたものである。なお、図７において、図１と同一の構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。

このレーダ１２Ｃは、航路が既知であるとともに定期的に移動するレーダである。例えば、航空機がある円軌道を行い続けるとして、円軌道上の所定の位置における各種レーダ諸元を考慮して探知性能を算出し、レーダ諸元および円軌道パラメータに関する最適解を計算したりしてもよい。ただしこの場合、３次元的な移動が可能となり、また、円軌道であったとしても円のサイズなど各種パラメータが存在するため、グリーディーアルゴリズムを用いても解を算出するのに膨大な時間が必要となる可能性がある。

実施の形態６．
実施の形態１から５では、最適解を算出した後は、各レーダは選定された監視覆域で目標物を監視していた。この実施の形態６では、各レーダのレーダ諸元が変化した場合を考える。例えば、レーダが故障した場合や天候が変更した場合、レーダの諸元が変化する。
図８は、この発明の実施の形態６に係るレーダ制御装置の構成図である。実施の形態６に係るレーダ制御装置は、図１に示す実施の形態１に係るレーダ制御装置に、外部からのレーダ諸元ｄ１の入力を受け付けて現レーダ諸元として保持するレーダ諸元保持部であるレーダ諸元保持装置９を加えたものである。なお、図８において、図１と同一の構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。ところで、実施の形態６においても、最適待ち受け組み合わせ選定装置８は、実施の形態１と同様、評価値計算処理部８１、監視覆域決定処理部８２および想定航跡変更処理部８３を備えているが、説明の便宜上省略する。

以降に実施の形態６に係るレーダ制御装置の動作を説明する。
レーダ統制装置２は、各レーダ１からレーダ諸元ｄ１を受信すると、レーダ諸元ｄ１を探知性能算出装置６に出力するとともに、レーダ諸元保持装置９にも出力する。レーダ諸元保持装置９は入力されたレーダ諸元ｄ１をレーダに対応させて内部に保持する。その後の最適解の算出動作は、実施の形態１に係るレーダ制御装置と同じである。
次に、複数のレーダのうち、いずれかのレーダ１のレーダ諸元が変化した場合、レーダ諸元が変化したレーダ１は、変化したレーダ諸元ｄ１をレーダ統制装置２に出力する。

図９は、この発明の実施の形態６に係るレーダ統制装置２が、新たなレーダ諸元ｄ１を受信した場合の動作を示すフローである。
レーダ統制装置２は、ステップＳＴ９０１にてレーダ１から新たなレーダ諸元ｄ１が入力されると、ステップＳＴ９０２にて新たなレーダ諸元ｄ１に対応するレーダ、つまり新たなレーダ諸元ｄ１を出力したレーダ１を割り出して決定する。ステップＳＴ９０３にて、決定したレーダに関するレーダ諸元をレーダ諸元保持装置９から取得し、ステップＳＴ９０４にて新たなレーダ諸元と取得したレーダ諸元とを比較する。
ステップＳＴ９０４の比較にて新たなレーダ諸元と取得したレーダ諸元とが同じであれば、処理を終了する。新たなレーダ諸元と取得したレーダ諸元とが異なる場合には、ステップＳＴ９０５にて新たなレーダ諸元ｄ１を探知性能算出装置６に出力するとともに、レーダ諸元保持装置９に新たなレーダ諸元ｄ１を出力する。

レーダ諸元保持装置９は、新たなレーダ諸元ｄ１が入力されると、対応するレーダ１のレーダ諸元を入力された新たなレーダ諸元ｄ１に現レーダ諸元として置き換える。
また、探知性能算出装置６は、新たなレーダ諸元ｄ１に関して探知性能ｄ４を計算して探知性能データベース７に出力する。
最適待ち受け組み合わせ選定装置８は、探知性能データベース７から探知性能ｄ４を取得して最適待ち受け組み合わせを算出する。探知性能算出装置６および最適待ち受け組み合わせ選定装置８の動作は、実施の形態１と同様である。
なお、探知性能算出装置６が新たなデータ諸元ｄ１について、改めて探知性能ｄ４を計算しているため、最適待ち受け組み合わせ選定装置８が最適解を計算するときには、レーダ諸元ｄ１が変化した後の状態についての最適解を計算している。

なお、上記の説明では、図９のステップＳＴ９０４にて新たなレーダ諸元と現レーダ諸元とが異なる場合に、探知性能算出装置６や最適待ち受け組み合わせ選定装置８がレーダ諸元を新たなレーダ諸元に置き換えて探知性能や最適待ち受けの組み合わせの監視覆域の再計算をしていたが、所定の条件下ではレーダ諸元の置き換えや再計算を行わなくても良い。例えば、新たなレーダ諸元ｄ１が異常な値である場合や、新たなレーダ諸元と現レーダ諸元の値の差が微小である場合などである。

以上のように、この発明の実施の形態６によれば、レーダ諸元ｄ１が変化する度に最適待ち受け組み合わせを再計算するため、レーダ１の状態が常に反映された監視覆域の組み合わせが最適となった待ち受けを実現することができる。

この発明の実施の形態１に係るレーダ制御装置の構成図である。 この発明の実施の形態１における想定航跡を説明するための図である。 この発明の実施の形態１における評価値を説明するための図である。 この発明の実施の形態１において最適待ち受け組み合わせ選定装置８の動作を説明するフロー図である。 この発明の実施の形態３において最適待ち受け組み合わせ選定装置８の動作を説明するフロー図である。 この発明の実施の形態４に係るレーダ制御装置の構成図である。 この発明の実施の形態５に係るレーダ制御装置の構成図である。 この発明の実施の形態６に係るレーダ制御装置の構成図である。 この発明の実施の形態６に係るレーダ統制装置２の動作を説明するフロー図である。

符号の説明

１ レーダ ２レーダ統制装置 ６ 探知性能算出装置 ８最適待ち受け組み合わせ選定装置 ｄ１ レーダ諸元 ｄ３ 想定航跡 ｄ４ 探知性能

Claims (8)

1. 監視覆域がそれぞれ設定される複数のレーダを制御するレーダ制御装置であって、
   目標物の予想される軌道である想定航跡および前記レーダのレーダ諸元に基づき、前記監視覆域ごとで且つ前記想定航跡ごとに前記想定航跡上の前記目標物の探知性能を算出する探知性能算出部、
   前記探知性能に基づき前記レーダそれぞれが設定する前記監視覆域を計算する待ち受け組み合わせ計算部、
   前記待ち受け組み合わせ計算部が計算した前記監視覆域の設定を前記レーダごとに指示するレーダ統制部
   を備えたレーダ制御装置。
2. 待ち受け組み合わせ計算部は、
   監視覆域ごとで且つ想定航跡ごとの探知性能に基づき、目標物の探知が不可能である第１の想定航跡と目標物の探知が可能である第２の想定航跡とに応じて探知性能に付加する重みを変更し、前記重みを付加した前記探知性能を総合することによりレーダのうち設定される監視覆域が未決定である第１のレーダが設定する監視覆域ごとの評価値を計算する評価値計算処理部と、
   前記第１のレーダに設定される監視覆域を前記評価値が最大である前記監視覆域に決定するとともに、前記監視覆域が決定された前記第１のレーダを第２のレーダに変更する監視覆域決定処理部と、
   前記第１のレーダから変更された前記第２のレーダにより目標物の探知が可能であると判断された前記第１の想定航跡を第２の想定航跡に変更する想定航跡変更処理部と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーダ制御装置。
3. 待ち受け組み合わせ計算部は、第１のレーダの全てが第２のレーダに変更された後、
   計算された監視覆域の値を変化させて評価値を再計算し、前記評価値の向上が停止した時点で監視覆域の値の変化を停止することを特徴とする請求項２に記載のレーダ制御装置。
4. 想定航跡変更処理部は、目標物の探知時間または探知確率に基づき、前記目標物の探知が可能か否かを判断することを特徴とする請求項２または３のいずれか１項に記載のレーダ制御装置。
5. 監視覆域がそれぞれ設定される複数のレーダを制御するレーダ制御装置であって、
   目標物の予想される軌道である想定航跡および前記レーダのレーダ諸元に基づき、前記レーダが設定する前記監視覆域の全ての組み合わせごとで且つ前記想定航跡ごとに前記想定航跡上の前記目標物の探知性能を算出する探知性能算出部、
   前記探知性能に基づき前記レーダそれぞれが設定する前記監視覆域を計算する待ち受け組み合わせ計算部、
   前記待ち受け組み合わせ計算部が計算した前記監視覆域の設定を前記レーダごとに指示するレーダ統制部
   を備えたレーダ制御装置。
6. 待ち受け組み合わせ計算部は、探知性能に基づき監視覆域の組み合わせごとの評価値を計算するとともに、前記評価値が最大である前記監視覆域の組み合わせをレーダそれぞれが設定する監視覆域とすることを特徴とする請求項５に記載のレーダ制御装置。
7. レーダ諸元の外部からの入力を受け付けて現レーダ諸元として保持するレーダ諸元保持部を備え、
   同一のレーダに関して入力された新たなレーダ諸元が前記現レーダ諸元と異なる場合、前記現レーダ諸元を前記の新たなレーダ諸元に置き換えるとともに、前記新たなレーダ諸元を探知性能算出部に出力することを特徴とする請求項１または請求項５のいずれか１項に記載のレーダ制御装置。
8. 監視覆域がそれぞれ設定されてレーダ諸元を出力する複数のレーダ、
   前記レーダのレーダ諸元に基づき前記レーダごとに監視覆域の設定を指示する請求項１から７のいずれか１項に記載のレーダ制御装置
   を備えたネットワークレーダ。

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