JP2010032307A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のレーダ装置は、マルチパス環境下で安定した追尾を行うため、誘導信号に重畳するノイズ成分を、ハイパスフィルター、ピークホールド回路等による補正を実施していたが、シンチレーション等により目標のＳ／Ｎが劣化した場合、マルチパスによる虚像からの反射波が支配的となり、虚像に誤ロック及び誤追尾するという問題があった。
【解決手段】 マルチパス判定部を備え、アンテナを振りながら目標と虚像の両方を受信し、アンテナ角度とロックオンフラグをマルチパス判定部に入力する。マルチパス判定部では、下方向から受信する信号を虚像と判定し、キャンセルする。これにより、マルチパスによる虚像に誤ロックする問題点を解消する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、飛しょう体に搭載するレーダ装置に関するものである。

従来のレーダ装置は目標からの受信波により得られる角度誤差を誘導信号に変換し、アンテナを指向することにより目標を追尾しているが、受信波にマルチパス成分が含まれる場合、誤った誘導信号を発生する場合がある。この対策として、マルチパスにより誘導信号に重畳するノイズ成分をハイパスフィルターやピークホールド回路等により補正し、マルチパスによる誘導信号への影響を取り除くようにする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３１０５９７号公報（第５頁、第１図）

しかしながら特許文献１に記されたレーダ装置は、シンチレーション等により目標のＳ／Ｎが劣化した場合、マルチパスによる虚像からの反射波が支配的となり、虚像に誤ロック及び誤追尾するという問題があった。

この発明は係る課題を解決するためになされたものでマルチパスにより虚像に誤ロックすることを防止し、目標を精度良く検出して追尾するレーダ装置を得ることを目的とする。

この発明のレーダ装置は、電波を送受信するアンテナと、前記アンテナが向く角度のアンテナ角度を指定する角度指令を発する角度指令発生部と、前記角度指令に基づき前記アンテナを指定の角度に向かせると共に、前記アンテナが向いている角度をモニタしてアンテナ角度モニタとして出力するアンテナ駆動部と、目標に向けて送信波を送信し、前記目標で反射された反射波を受信する送受信機と、前記反射波から前記目標を検出する目標検出部と、前記アンテナ駆動部が海面あるいは地表面に対して略垂直方向に前記アンテナを走査する状態で前記目標検出部が前記目標を検出すると、目標検出時の前記アンテナ角度モニタにフラグを立て、前記アンテナ角度モニタに複数のフラグが立った場合に、海面あるいは地表面に対し最も平行に近い前記アンテナ角度モニタを目標角度と判定し、当該アンテナ角度モニタ以外のアンテナ角度モニタをマルチパスによるものと判定するマルチパス判定部とを備える。

この発明によればマルチパスの影響を小さくして、目標の検出及び追尾を安定させることができる。

実施の形態１．
以下、図を用いて本実施の形態１のレーダ装置について説明する。
図１は実施の形態１によるレーダ装置１００の構成図である。レーダ装置１００は、電波を送受信するアンテナ１と、角度指令を受け当該アンテナの指向方向を指令された角度方向に向くように駆動するアンテナ駆動部２と、送信機４と、受信機５と、アンテナ１と送信機４と受信機５との間の信号の切り換えを行うサーキュレータ３と、受信機５が出力するビデオ信号２０から目標を検出する目標検出部６と、アンテナ１の角度をモニタしマルチパスを判定するマルチパス判定部７と、アンテナ駆動部２に対して角度指令を行う角度指令発生部８と、レーダ装置全体の動作を制御する制御部５０とからなる。なお、図に記載するレーダ装置には各種の構成部品及び装置が設けられているが、ここではこの発明の要旨とする部分のみを記載する。

次いで、図１〜図５を参照しながら動作について説明する。
図２は、目標と本発明のレーダ装置を搭載した飛しょう体との相対距離が大きいときに、レーダ装置１００から発せられる送信波のビーム走査の様子と反射波との関係を説明する図である。図３は、目標と飛しょう体との相対距離が大きいときにマルチパス判定部７で生成する角度情報テーブル１０の一例である。図４は、目標と本発明のレーダ装置を搭載した飛しょう体との相対距離が小さくなった時点で、レーダ装置１００から発せられる送信波のビーム走査の様子と反射波との関係を説明する図である。図５は、目標と飛しょう体との相対距離が小さいときにマルチパス判定部７で生成する角度情報テーブル１０の一例である。

図１において、送信機４は目標に向けて送信する送信波（以下単に、送信波という）を発生し、当該送信波をサーキュレータ３に出力する。サーキュレータ３は入力した送信波をアンテナ１に出力する。アンテナ１は入力した送信波を目標に放射するとともに、目標からの反射波（以下、受信波という）を入力し、サーキュレータ３に出力する。
サーキュレータ３は入力した受信波を受信機５に出力する。ここで、サーキュレータ３は、送信機５から入力した送信波をアンテナ１にのみ出力し、アンテナ１から入力した受信波を受信機５のみに出力するよう作用する。

受信機５は入力した受信波に対して帯域制限、増幅、ダウンコンバート等を行いビデオ信号２０として目標検出部６に出力する。
目標検出部６は入力したビデオ信号２０に対し、Ｓ／Ｎが所定の基準値を超えた場合に目標ありと判定し、マルチパス判定部７に対してロックオンフラグ１２を出力する。このロックオンフラグは、ロックオン時は１、ロックオンしない時は０とする。

一方、アンテナ駆動部２は角度指令発生部８から出力される角度指令１３に従い、アンテナ１の角度θを変化させる。アンテナ駆動部２はアンテナ１の角度を検出し、マルチパス判定部７に対して検出したアンテナ１の角度をアンテナ角度モニタ１１として出力する。

マルチパス判定部７はアンテナ駆動部２からのアンテナ角度モニタ１１を常時受信しており、アンテナ角度モニタ１１を角度情報テーブル１０の角度欄に記憶させる。そして、目標検出部６からロックオンフラグ１２を入力すると、入力した時点のアンテナ角度モニタに関連付けして、角度情報テーブル１０のロックオンフラグ欄に”１”のフラグを立てる。

角度指令発生部８は、目標３０を捜索する際にアンテナ１の角度を変化させ、送信波が高さ方向を走査するようにする。すなわち、アンテナ１の角度θを、海面や地表面を含む面に対して垂直な面内の角度としてとり、レーダ装置１００の位置を原点として海面や地表面と平行となる方向の角度を０°、海面や地表面と垂直となる方向の角度を−９０°として設定する。
角度指令発生部８はアンテナ１の角度θを例えば０°〜−９０°の間を走査するように角度指令１３をアンテナ駆動部２に出力し、アンテナ駆動部２は角度指令１３に従いアンテナ１の向く方向を制御する。

次いでマルチパス判定部７は、アンテナ１の角度を走査することにより得られた角度情報テーブル１０に基づき、マルチパスの判定を行う。

図２は目標との相対距離が大きい場合の送信波と反射波の様子を表したものであるが、このときレーダ装置１００は、直接レーダ装置に到達する直接波と、海面や地表面で反射されたマルチパス波を受信する。
図３はこのときの角度情報テーブル１０の一例である。
角度情報テーブル１０は、角度、ロックオンフラグ、目標判定フラグの項目からなる。角度の欄には、アンテナ駆動部２からのアンテナ角度モニタ１１が順次入力される。ロックオンフラグの欄は、目標検出部６からロックオンフラグを１２を入力した際、アンテナ角度モニタに関連付けして”１”が記録される。

図３の角度情報テーブル１０では、角度＝-2.5[deg]においてのみロックオンフラグが立っている。マルチパス判定部７は、ロックオンフラグが１となる角度がこの１箇所のみであるため、この角度（＝-2.5°）を目標３０が位置する方向であると判定して、この角度に対応する目標判定フラグの欄を１とする。
図２で示したように、目標との相対距離が大きく、目標とマルチパスの方向に生ずる虚像が送信波の同一ビーム内に存在する場合は、ロックオンフラグが１となる角度は１箇所のみであるため、目標判定フラグを１とし、その角度に対して追尾を行う。

図４はレーダ装置１００が目標３０に接近した際の送信波と反射波の様子を表したものであり、このときレーダ装置１００は、直接レーダ装置に到達する直接波と、海面や地表面で反射されたマルチパス波を受信する。図５はこのときの角度情報テーブル１０の一例である。
図４では、レーダ装置１００が目標３０に接近しているため、目標での反射波が直接レーダ装置に到達する直接波と一度海面などで反射されるマルチパス波とが、異なる送信波のビーム内に存在している。これに対応し、図５の角度情報テーブル１０のロックオンフラグの欄にも２つのフラグ（”１”）が立っている。

マルチパス判定部７は、角度情報テーブル１０において、複数の角度においてロックオンフラグが”１”であればマルチパスが発生しており、マルチパスによる虚像からの反射波を受信していると判断する。

次いでマルチパス判定部７は、ロックオンフラグが”１”である角度のうち最も上方向の角度、すなわち海面或いは地表面に対して平行に近い角度（０°に近い角度）を目標からの反射波であると判定し、目標判定フラグを”１”とする。
これは、マルチパスによる虚像からの反射波は、目標からの反射波に対して下方向、すなわち海面或いは地表面に対して垂直方向に近い方向から受信されるためである。
マルチパス判定部７は目標判定フラグを１とした角度に対して、追尾を行う。

このように本実施の形態では、目標との相対距離が大きく、幾何学的に目標と虚像が同一ビーム内に存在する場合は、ロックオンフラグが１となる角度は１箇所のみであるため、目標判定フラグを１とし、その角度に対して追尾を行う。
そして、目標との相対距離が小さくなり、目標と虚像がビームで分離される状況下では、２箇所の角度においてロックオンフラグが１となるが、上方向の角度を目標からの反射波と判定し、追尾を行う。

本実施の形態は以上のように構成されているので、シンチレーション等の影響で、目標よりも虚像のＳ／Ｎが大きくなった場合においても、虚像に誤ロック及び誤追尾することなく目標を追尾することができる。

したがって、従来のレーダ装置に比べ、マルチパスの影響を受けにくく、目標の追尾を安定させることができる。

実施の形態２．
以下、図を用いてこの発明に係わる実施の形態２について説明する。実施の形態２では、角度誤差を検出する角度誤差検出部を備える。
図６は実施の形態２によるレーダ装置の構成を示している。なお、実施の形態１と同様の構成には同一の番号を付す。また、図に記載するレーダ装置には各種の構成部品及び装置が設けられているが、ここではこの発明の要旨とする部分のみを説明する。

送信機４は送信波を発生しサーキュレータ３に出力する。サーキュレータ３は、入力した送信波をアンテナ１に出力する。アンテナ１は入力した送信波を目標に放射するとともに、目標からの反射波（以下受信波という）を入力し、サーキュレータ３に出力する。サーキュレータ３は入力した受信波を受信機５に出力する。ここで、サーキュレータ３は、送信機５から入力した送信波をアンテナ１にのみ出力し、アンテナ１から入力した受信波を受信機５のみに出力するよう作用する。

受信機５は入力した受信波に対して帯域制限、増幅、ダウンコンバート等を行いビデオ信号として目標検出部６に出力する。目標検出部６は入力したビデオ信号に対してＳ／Ｎが基準を超えた場合に目標ありと判定し、マルチパス判定部７にロックオンフラグを出力する。ロックオンフラグは、ロックオン時は１、ロックオンしない時は０とする。

アンテナ駆動部２は角度指令発生部８から出力される角度指令に従い、アンテナ１の角度を変化させる。また、アンテナ１の角度を検出し、マルチパス判定部７にアンテナ角度モニタを出力する。

マルチパス判定部７は、入力したアンテナ角度モニタとロックオンフラグをもとに角度情報テーブルを作成し、マルチパス有無の判定を行う。

目標との相対距離が小さくなり、目標と虚像がビームで分離される状況下では、２箇所の角度においてロックオンフラグが１となるが、上方向の角度を目標からの反射波と判定し、追尾を行う。
そして、この状況が安定して一定時間経過後、角度指令発生部８はこれまで行っていた上下方向の一定振幅の首振りを停止する。マルチパスを除去した状態で、角度誤差検出部９は受信機５が出力するビデオ信号２０により、目標に対する角度と飛しょう体の向きとの誤差を算出する。角度指令発生部８は、角度誤差検出部９から出力される角度誤差をもとに、角度誤差がゼロになる角度指令を出力する。これにより、マルチパスの影響を受けない状況となってからは、目標方向のみにアンテナを指向する。

この実施の形態２は以上のように構成されているので、シンチレーション等の影響で、目標よりも虚像のＳ／Ｎが大きくなった場合においても、虚像に誤ロック及び誤追尾することなく目標を追尾することができ、マルチパスの影響を受けない状況となってからは、従来のレーダ装置と同等に良好な誘導精度を得ることが可能となる。

したがって、従来のレーダ装置に比べ、マルチパスの影響を受けにくく、目標の追尾を安定させることができ、かつ良好な誘導精度を得ることが可能となる。

実施の形態１によるレーダ装置の構成図である。 実施の形態１における目標と本発明のレーダ装置を搭載した飛しょう体との相対距離が大きいときの送信波のビーム走査の様子と反射波との関係を説明する図である。 実施の形態１におけるマルチパス判定部７で生成する角度情報テーブル１０の一例である。 実施の形態１における目標と本発明のレーダ装置を搭載した飛しょう体との相対距離が小さいときの送信波のビーム走査の様子と反射波との関係を説明する図である。 実施の形態１におけるマルチパス判定部７で生成する角度情報テーブル１０の一例である。 実施の形態２によるレーダ装置の構成図である。

符号の説明

１ アンテナ、２ アンテナ駆動部、３ サーキュレータ、４ 送信機、５ 受信機、６ 目標検出部、７ マルチパス判定部、８ 角度指令発生部、９ 角度誤差検出部、１０ 角度情報テーブル、１１ アンテナ角度モニタ、１２ ロックオンフラグ、１３ 角度指令、２０ ビデオ信号、３０ 目標、５０ 制御部、１００ レーダ装置

Claims (2)

1. 電波を送受信するアンテナと、
   前記アンテナが向く角度のアンテナ角度を指定する角度指令を発する角度指令発生部と、
   前記角度指令に基づき前記アンテナを指定の角度に向かせると共に、前記アンテナが向いている角度をモニタしてアンテナ角度モニタとして出力するアンテナ駆動部と、
   目標に向けて送信波を送信し、前記目標で反射された反射波を受信する送受信機と、
   前記反射波から前記目標を検出する目標検出部と、
   前記アンテナ駆動部が海面あるいは地表面に対して略垂直方向に前記アンテナを走査する状態で前記目標検出部が前記目標を検出すると、目標検出時の前記アンテナ角度モニタにフラグを立て、前記アンテナ角度モニタに複数のフラグが立った場合に、海面あるいは地表面に対し最も平行に近い前記アンテナ角度モニタを目標角度と判定し、当該アンテナ角度モニタ以外のアンテナ角度モニタをマルチパスによるものと判定するマルチパス判定部と、
   を備えることを特徴とするレーダ装置。
2. 前記マルチパス判定部が前記目標角度を抽出すると、前記アンテナ駆動部は走査の動作を停止し、前記アンテナを前記目標角度に向かせることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。

Images