JP2009145179A - Pulse doppler radar device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、高分解能ビームで走査を行なう電子走査方式のパルスドップラーレーダ装置に関するものである。 The present invention relates to an electronic scanning type pulse Doppler radar apparatus that performs scanning with a high resolution beam.
航空機に搭載されるパルスドップラーレーダは、ドップラー効果を利用して自機と同じ速度で接近する地表をカットすることにより、下方へのレーダ視程を得ることができるレーダとして知られている。特に戦闘機などに搭載されるものは、自機よりも低い高度を飛行している航空機を、地上反射波と区別し識別する能力を持っている。この種のパルスドップラーレーダにおいては、レーダの距離、方位、仰角分解能以下で近接する編隊飛行による目標の機数判定等を行うためにはドップラー周波数分解能の向上が要求される。このことについて次に述べる。 A pulse Doppler radar mounted on an aircraft is known as a radar that can obtain a radar visibility downward by cutting the ground surface approaching at the same speed as the own aircraft using the Doppler effect. In particular, those installed in fighters have the ability to distinguish and distinguish aircraft flying at an altitude lower than their own from ground reflected waves. In this type of pulse Doppler radar, an improvement in Doppler frequency resolution is required in order to perform target number determination by a formation flight that is close to the radar distance, azimuth, and elevation resolution. This will be described next.
パルスドップラーレーダにおいて、照射したビームで受信した受信パルス信号列(距離対時間)に対して、コヒーレント積分を実施することで、受信データ系列(距離対周波数)を算出することができる。このとき、ビーム内の複数目標がレーダから同じ距離に存在したとしても、各目標のドップラー周波数成分(速度)が異なれば、受信データ系列(距離対周波数)の振幅分布から、複数目標が存在することが分かる。図4に示す受信信号の振幅分布の例の場合、バンク2とバンク7に振幅ピークを持つのは別目標と推定される。観測時間(照射時間)が長いほど周波数分解能は向上するため、レーダの距離、方位、仰角分解能以下で近接した編隊飛行による目標の機数判定等に使用されるドップラー周波数分解能の向上を目的とした高分解能ビームは、多数の送信パルスから構成され、照射時間が長いという特徴を持つ。その照射時間は他の捜索ビームや追尾ビーム用の諸元と比較してオーダ単位で長い場合がある。
電子走査方式のパルスドップラーレーダにおける従来のビーム制御方式では、ビーム単位に送信パルス幅やPRT(Pulse Repetition Time;パルス繰り返し時周期=送信区間+受信区間)、送受信指向方位、仰角などの諸元を決定しており、ビーム制御が複雑もしくは困難となるため、複数ビーム諸元を組合せたビーム制御やパルス毎のビーム諸元の制御は行っていない。
In the pulse Doppler radar, a received data sequence (distance vs. frequency) can be calculated by performing coherent integration on the received pulse signal sequence (distance vs. time) received by the irradiated beam. At this time, even if multiple targets in the beam exist at the same distance from the radar, if the Doppler frequency components (velocity) of each target are different, multiple targets exist from the amplitude distribution of the received data sequence (distance versus frequency). I understand that. In the case of the amplitude distribution example of the received signal shown in FIG. 4, it is estimated that the bank 2 and the bank 7 have amplitude peaks as different targets. The longer the observation time (irradiation time), the better the frequency resolution. Therefore, the purpose was to improve the Doppler frequency resolution used for determining the number of target aircraft by formation flight close to the radar distance, azimuth and elevation angle resolution. The high-resolution beam is composed of a large number of transmission pulses and has a feature that the irradiation time is long. The irradiation time may be longer in units of orders compared to other search beam and tracking beam specifications.
In the conventional beam control method in electronic scanning pulse Doppler radar, the transmission pulse width, PRT (Pulse Repetition Time; transmission repetition period + reception interval), transmission / reception directivity azimuth, elevation angle, etc. are specified for each beam. Since beam control is complicated and difficult, beam control combining a plurality of beam specifications and beam specification control for each pulse are not performed.
なお、電子走査方式のパルスドップラーレーダのビーム制御に関しては、複数のアンテナ面を持つレーダにおいて、目標の位置に応じてビームのPRTおよびヒット数を各面で同期させつつ、ビームの照射時間に上限を設ける技術(例えば特許文献1参照)がある。 Regarding the beam control of the electronic scanning pulse Doppler radar, in a radar having a plurality of antenna surfaces, the beam irradiation time is limited while synchronizing the beam PRT and the number of hits on each surface according to the target position. There is a technique for providing (see, for example, Patent Document 1).
上述の理由から、従来のパルスドップラーレーダ装置では、高分解能ビームを適用している期間は、高分解能ビームを指向している方位・仰角以外にその他のビームを走査することができない。そのため、高分解能ビームを適用した場合、その他のビーム適用本数が減るため捜索領域の減少、追尾目標数の減少となる。あるいは、全体のビーム走査時間が長くなる(データレートの低下)という問題がある。高いドップラー周波数分解能を得ようとするほど、長時間のビーム照射が必要となるため、レーダシステムに与える影響も大きくなる。
また、特許文献1に記載されたビーム制御方法は、追尾目標の位置に応じた追尾ビームの照射時間の上限値を設定することにより、アンテナ面間のPRF同期処理を行う際に近距離目標に対するビーム照射時間を必要以上に大きくすることがなくなり、その遠距離目標とのPRF同期処理のために追尾できなくなる近距離目標数を減少させるという効果を狙ったものであり、以下に述べるこの発明におけるビーム制御方法とは異なる。
For the above-described reason, in the conventional pulse Doppler radar device, during the period in which the high resolution beam is applied, it is not possible to scan other beams other than the azimuth / elevation angle at which the high resolution beam is directed. For this reason, when a high-resolution beam is applied, the number of other beams to be applied is reduced, so that the search area is reduced and the tracking target number is reduced. Alternatively, there is a problem that the entire beam scanning time becomes long (decrease in data rate). The higher the Doppler frequency resolution is obtained, the longer the beam irradiation is required, and the greater the influence on the radar system.
Further, the beam control method described in Patent Document 1 sets an upper limit value of the irradiation time of the tracking beam according to the position of the tracking target, thereby performing a PRF synchronization process between the antenna surfaces with respect to the short-range target. In this invention, the beam irradiation time is not increased more than necessary and the number of short-distance targets that cannot be tracked due to PRF synchronization processing with the long-distance target is reduced. It is different from the beam control method.
この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、高分解能ビームとその他のビームを並行して走査可能とするパルスドップラーレーダ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain a pulse Doppler radar device that can scan a high resolution beam and other beams in parallel.
この発明に係るパルスドップラーレーダ装置は、長い照射時間を要する高分解能ビームで走査を行なう電子走査方式のパルスドップラーレーダ装置において、高分解能ビームのPRTを本来必要な区間よりも延長し、この延長した区間内に他の捜索ビームのPRTおよび/もしくは追尾ビームのPRTを割り込ませ、高分解能ビームと、前記他の捜索ビームおよび/もしくは追尾ビームを並行して走査するようにしたものである。 The pulse Doppler radar apparatus according to the present invention is an electronic scanning type pulse Doppler radar apparatus that performs scanning with a high resolution beam that requires a long irradiation time. A PRT of another search beam and / or a PRT of a tracking beam is interrupted within the section, and the high resolution beam and the other search beam and / or tracking beam are scanned in parallel.
この発明によれば、高分解能ビームのPRTの延長により生じた余剰時間内に、他の捜索ビームのPRTおよび/もしくは追尾ビームのPRTを割り込ませて、高分解能ビームとその他のビームを並行して走査するようにしたので、捜索領域の減少および/もしくは追尾目標数の減少、およびデータレートの低下を防ぐことが可能になる。 According to the present invention, the PRT of another search beam and / or the PRT of the tracking beam is interrupted within the surplus time generated by the extension of the PRT of the high resolution beam, and the high resolution beam and the other beam are parallelized. Since scanning is performed, it is possible to prevent a decrease in search area and / or a decrease in the number of tracking targets and a decrease in data rate.
実施の形態1.
図1は、この発明の各実施形態1に係る電子走査方式のパルスドップラーレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
送信部11は、ビーム制御部16からのビーム制御情報に基づき、高分解能ビームおよび他の捜索および/もしくは追尾ビームの送信パルスをPRT毎にサーキュレータ10を介して空中線部12に出力する。空中線部12では、送信部11から出力されたタイミングで送信パルスを空間に放射し、目標物からの受信パルスを受信し、サーキュレータ10を介して受信部13に出力する。受信部13では、高分解能ビームおよび他の捜索/追尾ビームの受信パルス信号の受信処理を行い、その受信信号を信号処理部14に出力する。信号処理部14では、受信部13から与えられた受信信号に対してS/N改善、量子化等の目標検出処理を行い、目標の位置情報を取得して追尾処理部15に与える。追尾処理部15は、信号処理部14から与えられた目標の位置情報に基づいて目標の運動情報を推定し、航跡情報17として管理、更新する。ビーム制御部16は、追尾処理部15で管理、更新される航跡情報17および予め設定された捜索ビームのスケジュールを基に、適用するビームの諸元やタイミングを含んだビーム制御情報を作成し、送信部11に出力する。
上記はパルスドップラーレーダ装置の一般的な構成と同じであるが、次に述べるこの発明のビーム制御は、ビーム制御部16で設定するビーム制御情報によって行われる。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of an electronic scanning type pulse Doppler radar apparatus according to each embodiment 1 of the present invention.
Based on the beam control information from the
The above is the same as the general configuration of the pulse Doppler radar apparatus, but the beam control of the present invention described below is performed by beam control information set by the
図2は、この実施形態1によるビーム適用タイミング(b)と従来方式のビーム適用タイミング(a)を示すタイムチャートである。ここで、高分解能ビームのPRTをA秒、その送信パルス数をM、捜索ビームのPRTをB秒、その送信パルス数をN、追尾ビームのPRTをC秒、その送信パルス数をOとする。
図2(a)の従来方式では、高分解能ビームのPRTをA秒、送信パルス数をMとすると、A×M秒の時間だけ、他のビームを照射することができない。これに対し、図2(b)の実施形態1の方式では、高分解能ビームのPRTをD秒に延長し、D−A(>BまたはC)秒の区間に捜索ビームのPRTを割り込ませる。高分解能ビームと比較して捜索ビームのパルス数は少ない(M>NまたはO)ため、捜索ビームの照射が終了した場合、D−Aの区間には、引き続き捜索ビームのPRTを、もしくは目標がいる場合は、追尾ビームのPRTを割り込ませる。
このようにビーム適用タイミングを設定することにより、高分解能ビームの照射完了時間はD×M秒に延びるが、高分解能ビームと並行して捜索ビームまたは追尾ビームを走査することが可能となる。
FIG. 2 is a time chart showing the beam application timing (b) according to the first embodiment and the conventional beam application timing (a). Here, the PRT of the high-resolution beam is A second, the number of transmission pulses is M, the search beam PRT is B seconds, the transmission pulse number is N, the tracking beam PRT is C seconds, and the transmission pulse number is O. .
In the conventional system shown in FIG. 2A, if the PRT of a high resolution beam is A seconds and the number of transmission pulses is M, another beam cannot be irradiated for a time of A × M seconds. On the other hand, in the system of the first embodiment shown in FIG. 2B, the PRT of the high-resolution beam is extended to D seconds, and the search beam PRT is interrupted in a section of DA (> B or C) seconds. Since the number of pulses of the search beam is smaller than that of the high-resolution beam (M> N or O), when the search beam irradiation ends, the search beam PRT or the target is continued in the section D-A. If so, the tracking beam PRT is interrupted.
By setting the beam application timing in this way, the irradiation completion time of the high resolution beam extends to D × M seconds, but the search beam or the tracking beam can be scanned in parallel with the high resolution beam.
以上のように、この実施の形態1によれば、長い照射時間を要する高分解能ビームのPRTを本来必要な区間よりも延長し、この延長した区間内に他の追尾ビームおよび捜索ビームのPRTを割り込ませ、高分解能ビームと追尾ビームを並行して走査するようにしたので、捜索領域の減少、追尾目標数の減少およびデータレートの低下を防ぐことができる。なお、上記例では、延長した区間内にPRTを割り込ませる他のビームを追尾ビームおよび捜索ビームとしたが、いずれか一方のビームだけを適用してもよい。 As described above, according to the first embodiment, the PRT of the high-resolution beam that requires a long irradiation time is extended from the originally required section, and the PRTs of other tracking beams and search beams are set in the extended section. Since the high-resolution beam and the tracking beam are scanned in parallel, the search area, the tracking target number, and the data rate can be prevented from being reduced. In the above example, the other beam that interrupts the PRT in the extended section is the tracking beam and the search beam, but only one of the beams may be applied.
実施の形態2.
図3は、この発明の実施形態2によるビーム適用タイミングを示すタイムチャートである。ここで、高分解能ビームのPRTをA秒、その送信パルス数をM、捜索ビームのPRTをB秒、その送信パルス数をN、追尾ビームのPRTをC秒、その送信パルス数をOとする。
この実施の形態2の場合、高分解能ビームのPRTをE秒に延長し、E−A(>A、BまたはC)の区間に他の高分解能ビーム、捜索ビームまたは追尾ビームのPRTを割り込ませる。このようにビーム適用タイミングを設定することにより、機数判定の対象となる航跡が複数ある場合、高分解能ビームを複数適用しながら、他の捜索ビームまたは追尾ビームを並行して走査することが可能となる。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a time chart showing beam application timing according to Embodiment 2 of the present invention. Here, the PRT of the high resolution beam is A seconds, the number of transmission pulses is M, the search beam PRT is B seconds, the number of transmission pulses is N, the tracking beam PRT is C seconds, and the number of transmission pulses is O. .
In the case of the second embodiment, the PRT of the high resolution beam is extended to E seconds, and the PRT of another high resolution beam, search beam or tracking beam is interrupted in the section EA (> A, B or C). . By setting the beam application timing in this way, it is possible to scan other search beams or tracking beams in parallel while applying multiple high resolution beams when there are multiple wakes that are the targets of aircraft number determination. It becomes.
以上のように、この実施の形態2によれば、長い照射時間を要する高分解能ビームのPRTを本来必要な区間よりも延長し、この延長した区間内に他の高分解能ビームのPRTと他の捜索ビームおよび/もしくは追尾ビームのPRTを割り込ませ、高分解能ビームと他の高分解能ビームと他の捜索ビームおよび/もしくは追尾ビームを並行して走査するようにしたので、捜索領域の減少、追尾目標数の減少およびデータレートの低下を防ぎつつ、高分解能ビームの複数目標への適用を可能にする。 As described above, according to the second embodiment, the PRT of a high-resolution beam that requires a long irradiation time is extended from the originally required section, and the other high-resolution beam PRTs and other PRTs are included in the extended section. Since the search beam and / or tracking beam PRT is interrupted and the high resolution beam, another high resolution beam, and another search beam and / or tracking beam are scanned in parallel, the search area is reduced, the tracking target It enables the application of high resolution beams to multiple targets while preventing a reduction in number and data rate.
11 送信部、12 空中線部、13 受信部、14 信号処理部、15 追尾処理部、16 ビーム制御部、17 航跡情報。
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