JP2010091585A

JP2010091585A - レーダ装置

Info

Publication number: JP2010091585A
Application number: JP2010013363A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Furukawa; 英俊古川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-01-25
Filing date: 2010-01-25
Publication date: 2010-04-22
Anticipated expiration: 2025-07-29
Also published as: JP4908599B2

Abstract

【課題】任意の方向にビーム走査を行って目標の追尾を行うレーダ装置において、クラッタマップを用いてクラッタによる誤警報を抑圧する。
【解決手段】クラッタマップ部１１は、捜索／追尾区分情報及び送受信方向情報に基づき、捜索時には、受信機の出力信号の距離・方向毎に、時間方向の平均値を算出してクラッタマップを生成し、追尾時には、捜索時に生成したクラッタマップにアンテナのサイドローブ形状に基づいて重み付け合成処理をした信号を検出部に出力する。
【選択図】図７

Description

本発明は、クラッタマップを用いてクラッタによる誤警報を抑圧するレーダ装置に関する。

特許文献１に示されているように、低仰角のメインローブクラッタ環境下では、クラッタの影響が大きく、目標の検出性能が劣化し、クラッタによる誤警報が多くなることが知られている。このため、クラッタ抑圧処理として、ＭＴＩ（Moving Target Indicator、移動目標指示機）によりクラッタを抑圧した後、目標の検出が行われる。

一方、中高仰角のサイドローブクラッタ環境下では、クラッタの影響が小さくなることと、ＭＴＩによるパルス数の増大及びドップラブラインドを避けるために、クラッタ抑圧処理を実施しないことが多い。

しかし、中高仰角において、ＭＴＩを実施しない場合、サイドローブクラッタによる誤警報が発生する。

これを防止するために、クラッタマップを生成し、受信信号との間で比較を行うことにより、クラッタによる誤警報を防止することが行われる。ここで、クラッタマップは、受信信号の距離・方向毎の時間方向の平均値を算出し、記憶するものである。

図１３は従来のレーダ装置の構成を示すブロック図である。図１３に示す従来のレーダ装置において、アンテナ３は、サーキュレータ２を経由して送信機１から出力される送信波を指定方向の空間に送信し、送信波の反射波を受信する。

受信機４は、サーキュレータ２を経由してアンテナ３から出力される受信信号をデジタル信号に変換する。クラッタマップ部５は、受信機４から出力される信号を用いてクラッタマップを生成して出力する。そして、目標検出部６は、受信機４とクラッタマップ部５から出力される信号を用いて目標を検出する。

レーダ制御部７は送受信方向を制御し、クラッタマップ部５へ送受信方向情報を出力する。また、レーダ装置に設けられた各部の制御を行う。

図１４は図１３に示す従来のレーダ装置のクラッタマップ部の構成を示すブロック図である。図１４に示すクラッタマップ部において、乗算器１０１Ａは、受信機４からの入力信号にウエイトを乗算し、その結果を加算器１０２に出力する。また、乗算器１０１Ｂは、１回前の観測によりメモリ１０３に記憶された信号にウエイトを乗算し、その結果を加算器１０２に出力する。加算器１０２は乗算器１０１Ａ及び１０１Ｂの出力信号を加算して、その結果得られた信号を検出部６とメモリ１０３に出力する。そして、メモリ１０３はレーダ制御部７からの送受信方向情報に基づいて加算器１０２の出力信号を記憶する。

クラッタマップ部５では、レーダ制御部７からの送受信方向情報及び受信機４からの入力信号に含まれる距離情報に基づいて、入力信号とメモリ１０３に蓄えられた信号との間で平均化処理が実施され、結果が再びメモリ１０３に蓄えられる。平均化処理は、以下の（数式１）で表される。

ｙ（ｋ）＝ｗ_１ｘ（ｋ）＋ｗ_２ｙ（ｋ−１）（数式１）
ここで、ｘ（ｋ）はｋ回目の観測により得られた入力信号、ｙ（ｋ）はｋ回目の観測により新たにメモリ１０３に蓄えられる信号、ｙ（ｋ−１）は（ｋ−１）回目の観測によりメモリ１０３に蓄えられた信号、ｗ_１は入力信号に対するウエイト、ｗ_２はメモリ１０３に蓄えられた信号に対するウエイトである。

平均化処理は、上記の（数式１）では省略されているが、入力信号の距離・方向毎に実施され、これを観測毎に実施することにより、距離・方向毎の時間方向の平均値が得られる。

特許第３５２００１６号公報特許第３５２００１５号公報

しかしながら、任意の方向にビーム走査を行って目標の追尾を行うレーダ装置では、予め追尾方向の受信信号を収集することができないため、クラッタマップを用いることができず、クラッタによる誤警報が増加するという問題があった。

なお、特許文献２では、追尾目標の周辺にクラッタが存在する場合、クラッタマップを生成するフローチャートが示されているが、このフローチャートによって得られるクラッタマップは、複数回の観測によって時間方向の平均化が行われたものではなく、クラッタと共に目標も同時に観測されているものであり、特許文献１及び本発明のクラッタマップの定義とは異なる。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、任意の方向にビーム走査を行って目標の追尾を行うレーダ装置において、クラッタマップを用いてクラッタによる誤警報を抑圧するレーダ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のレーダ装置は、送信機から供給された送信波を空間に向け放射し、目標からの反射波を受信して受信信号を出力するアンテナと、このアンテナから出力された受信信号をデジタル信号に変換する受信機と、この受信機の出力信号を用いてクラッタマップを生成するクラッタマップ部と、前記受信機の出力信号と前記クラッタマップ部からの出力信号とを用いて目標を検出する検出部と、前記検出部の出力信号を用いて目標の追尾処理を行う追尾制御部と、送受信方向を制御するレーダ制御部とを備え、前記追尾制御部は、目標の距離・方向を前記レーダ制御部に出力し、前記レーダ制御部は、捜索と追尾を時分割で行うように各部を制御し、追尾時には前記追尾制御部の出力信号に基づいて送受信方向を制御し、捜索時と追尾時の区分を示す捜索／追尾区分情報と、送受信方向情報とを前記クラッタマップ部に出力し、前記クラッタマップ部は、前記捜索／追尾区分情報及び前記送受信方向情報に基づき、捜索時には、前記受信機の出力信号の距離・方向毎に、時間方向の平均値を算出してクラッタマップを生成し、追尾時には、捜索時に生成したクラッタマップに前記アンテナのサイドローブ形状に基づいて重み付け合成処理をした信号を前記検出部に出力することを特徴とする。

本発明のレーダ装置によれば、捜索時には、受信機の出力信号を用いてクラッタマップを生成し、追尾時には、捜索時に生成したクラッタマップにアンテナのサイドローブ形状に基づいて重み付け合成処理をした信号（便宜上、クラッタマップと呼ぶことがある）を目標の検出に用いるので、任意の方向にビーム走査を行って目標の追尾を行うレーダ装置において、クラッタマップを用いてクラッタによる誤警報を抑圧するレーダ装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態のレーダ装置の構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施の形態のレーダ装置のクラッタマップ部の構成を示すブロック図である。本発明の第２の実施の形態のレーダ装置のクラッタマップ部の構成を示すブロック図である。本発明の第３の実施の形態のレーダ装置の構成を示すブロック図である。本発明の第３の実施の形態のレーダ装置のクラッタマップ部の構成を示すブロック図である。本発明の第４の実施の形態のレーダ装置の構成を示すブロック図である。本発明の第４の実施の形態のレーダ装置のクラッタマップ部の構成を示すブロック図である。本発明の第５の実施の形態のレーダ装置の構成を示すブロック図である。本発明の第５の実施の形態のレーダ装置のクラッタマップ部の構成を示すブロック図である。本発明の第６の実施の形態のレーダ装置のクラッタマップ部の構成を示すブロック図である。本発明の第７の実施の形態のレーダ装置のクラッタマップ部の構成を示すブロック図である。本発明の第７の実施の形態のレーダ装置のクラッタマップ部の構成を示すブロック図である。従来のレーダ装置の構成を示すブロック図である。図１３に示す従来のレーダ装置のクラッタマップ部の構成を示すブロック図である。

以下、本発明のレーダ装置を実施するための形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、図１３に示した従来のレーダ装置と同一構成には同一符号を付して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態のレーダ装置の構成を示すブロック図である。図１において、送信機１は送信波を発生し、サーキュレータ２を経由してアンテナ３に送信波を供給する。アンテナ３は供給された送信波を空間に向け放射し、目標からの反射波を受信して受信信号を出力する。

受信機４には、アンテナ３から出力された受信信号がサーキュレータ２を経由して入力され、受信機４は入力された受信信号をデジタル信号に変換して出力する。クラッタマップ部９は、受信機４から出力される信号を用いてクラッタマップを生成して出力する。

検出部６は、受信機４とクラッタマップ部９から出力される信号を用いて目標を検出する。レーダ制御部７は送受信方向を制御し、クラッタマップ部９へ送受信方向情報と、低仰角走査と中高仰角走査の区分を示す仰角情報を出力する。また、レーダ装置に設けられた各部の制御を行う。

図２は本発明の第１の実施の形態のレーダ装置のクラッタマップ部の構成を示すブロック図である。

乗算器２０１Ａは、受信機４からの入力信号にウエイトを乗算し、その結果を加算器２０２に出力する。また、乗算器２０１Ｂは、１回前の観測によりメモリ２０３に記憶された信号にウエイトを乗算し、その結果を加算器２０２に出力する。加算器２０２は乗算器２０１Ａ及び２０１Ｂの出力信号を加算して、その結果得られた信号をスイッチ２０６の端子２０６ａ−２０６ｂを介してメモリ２０３に出力し、また、スイッチ２０８の端子２０８ａ−２０８ｂを介して検出部６に出力する。

メモリ２０３はレーダ制御部７からスイッチ２０７の端子２０７ａ−２０７ｂを介して入力される送受信方向情報に基づいて加算器２０２の出力信号を記憶する。図２では方向ｊのデータを記憶する場合を示す。

ウエイト発生器２０４はレーダ制御部７から入力される送受信方向情報に基づき、アンテナ３のサイドローブ形状に基づいた方向情報と重み付け係数を発生し、方向情報をメモリ２０３に出力し、重み付け係数を乗算器２０１Ｃ，２０１Ｄ，２０１Ｅに出力する。

乗算器２０１Ｃ，２０１Ｄ，２０１Ｅはそれぞれ、メモリ２０３に蓄えられた方向ｊ−１，ｊ，ｊ＋１のデータに対してウエイト発生器２０４で発生した重み付け係数を乗算し、その結果得られた信号を総和器２０５に出力する。総和器２０５は乗算器２０１Ｃ，２０１Ｄ，２０１Ｅからの出力信号の総和を計算し、その結果をスイッチ２０８の端子２０８ａ−２０８ｃを介して検出部６に出力する。

スイッチ２０６は端子２０６ａ，ｂを備え、レーダ制御部７から入力される仰角情報に基づき、低仰角走査時には端子２０６ａ−２０６ｂが接続され、中高仰角走査時には切断される。また、スイッチ２０７は端子２０７ａ，ｂ，ｃを備え、仰角情報に基づき、低仰角走査時には端子２０７ａ−２０７ｂが接続され、中高仰角走査時には端子２０７ａ−２０７ｃが接続される。また、スイッチ２０８は端子２０８ａ，ｂ，ｃを備え、仰角情報に基づき、低仰角走査時には端子２０８ａ−２０８ｂが接続され、中高仰角走査時には端子２０８ａ−２０８ｃが接続される。

ここで、第１の実施の形態のレーダ装置の動作を説明する。

アンテナ３は、送信機１からサーキュレータ２を経由して入力された送信波を指定方向の空間に送信し、送信波の反射波を受信して受信信号をサーキュレータ２に出力する。

次に、受信機４は、サーキュレータ２を経由して入力されたアンテナ３の受信信号をデジタル信号に変換して検出部６及びクラッタマップ部９に出力する。そして、検出部６は、受信機４とクラッタマップ部９から出力される信号を用いて目標を検出する。

クラッタマップ部９は、レーダ制御部７から入力される仰角情報及び送受信方向情報に基づいて、低仰角走査時には図２に示す従来のクラッタマップ部と同様の処理を実施し、中高仰角走査時には重み付け合成処理を実施する。

低仰角走査時は、レーダ制御部７から入力される仰角情報に基づき、スイッチ２０６の端子２０６ａ−２０６ｂ、スイッチ２０７の端子２０７ａ−２０７ｂ、スイッチ２０８の端子２０８ａ−２０８ｂが接続される。

そして、乗算器２０１Ａは、受信機４からの入力信号にウエイトを乗算し、その結果を加算器２０２に出力する。また、乗算器２０１Ｂは、１回前の観測によりメモリ２０３に記憶された信号にウエイトを乗算し、その結果を加算器２０２に出力する。

次に、加算器２０２は乗算器２０１Ａ及び２０１Ｂの出力信号を加算して、その結果得られた信号をスイッチ２０６の端子２０６ａ−２０６ｂを介してメモリ２０３に出力し、また、スイッチ２０８の端子２０８ａ−２０８ｂを介して検出部６に出力する。

そして、メモリ２０３はレーダ制御部７からスイッチ２０７の端子２０７ａ−２０７ｂを介して入力される送受信方向情報に基づいて加算器２０２の出力信号を記憶する。図２では方向ｊのデータを記憶する場合を示す。

一方、中高仰角走査時は、レーダ制御部７から入力される仰角情報に基づき、スイッチ２０６の接続は切断され、スイッチ２０７の端子２０７ａ−２０７ｃ、スイッチ２０８の端子２０８ａ−２０８ｃが接続される。

そして、ウエイト発生器２０４はレーダ制御部７から入力される送受信方向情報に基づき、アンテナ３のサイドローブ形状に基づいた方向情報と重み付け係数を発生し、方向情報をメモリ２０３に出力し、重み付け係数を乗算器２０１Ｃ，２０１Ｄ，２０１Ｅに出力する。

次に、乗算器２０１Ｃ，２０１Ｄ，２０１Ｅはそれぞれ、低仰角走査時に処理されてメモリ２０３に蓄えられた方向ｊ−１，ｊ，ｊ＋１のデータに対して、ウエイト発生器２０４で発生した重み付け係数を乗算し、その結果得られた信号を総和器２０５に出力する。

そして、総和器２０５は乗算器２０１Ｃ，２０１Ｄ，２０１Ｅからの出力信号の総和を計算し、その結果をスイッチ２０８の端子２０８ａ−２０８ｃを介して検出部６に出力する。

中高仰角走査時の重み付け合成処理は、以下の（数式２）で表される。

ここで、ｙ（ｍ，ｋ）は方向ｍ、観測ｋ回目のクラッタマップの出力信号、ｙ（ｊ，ｋ−１）はメモリ２０３に蓄えられた方向ｊ、観測（ｋ−１）回目の信号、ｗ（ｊ）は方向ｊに対する重み付け係数である。

このように実施の形態１のレーダ装置によれば、中高仰角走査時には、低仰角のクラッタマップを重み付け合成して出力するので、中高仰角に対応するメモリ容量は不要となり、クラッタマップ部９の小型化が可能となる。また、クラッタマップが対応する領域を限定する必要がないため、小型化したクラッタマップ部によりすべての距離・方向に対するクラッタマップを出力してクラッタによる誤警報を抑圧するレーダ装置を提供することができる。

なお、レーダ制御部７からクラッタマップ部９へ出力される仰角情報は、任意の走査角を基準とすることができる。

また、ウエイト発生器２０４から出力する重み付け係数は、仰角走査角に応じて変化させることができる。

また、図２では、メモリ２０３から連続する３方向ｊ−１，ｊ，ｊ＋１のデータを出力し、重み付け合成する例を示したが、重み付け合成する方向は、任意に選択することができ、合成する方向の数も任意に選択できる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態のレーダ装置の構成は、図１に示す第１の実施の形態のレーダ装置の構成と同様である。また、第２の実施の形態のレーダ装置の動作は、クラッタマップ部９の中高仰角走査時の重み付け係数更新処理以外は、第１の実施の形態と同様であり、説明を省略する。

第２の実施の形態のレーダ装置は、中高仰角走査時に、クラッタマップ部９の出力信号と受信機４から入力される受信信号との誤差から、重み付け係数を更新できるように構成したものである。

図３は第２の実施の形態のレーダ装置のクラッタマップ部の構成を示すブロック図である。図３に示すクラッタマップ部の構成要素において、図２と同一の構成要素については、同一番号をつけることによりその説明は省略する。図３において図２に示すクラッタマップ部と異なる点は、ウエイト発生器２０４に受信機４からの受信信号と、総和器２０５の出力信号とが入力される点である。

そして、第２の実施の形態のクラッタマップ部９の低仰角走査時の動作は、第１の実施の形態のクラッタマップ部と同様である。また、中高仰角走査時の重み付け合成処理も第１の実施の形態と同様である。

ウエイト発生器２０４は、受信機４から入力される受信信号と、総和器２０５の出力信号とを用いて重み付け係数を算出し、この重み付け係数をメモリ２０３、乗算器２０１Ｃ，２０１Ｄ，２０１Ｅに出力する。

重み付け係数は、受信機４から入力される受信信号ｘと、重み付け合成された総和器２０５の出力信号ｙとを用いて、適応信号処理により算出できる。

重み付け係数の算出に、ＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムを用いる場合、重み付け係数算出処理は、以下の（数式３），（数式４）で表される。

ε（ｉ）＝ｘ（ｉ）−ｙ（ｉ）（数式３）

このように第２の実施の形態のレーダ装置では、実際の受信信号を用いてウエイト発生器２０４で発生する重み付け係数を調整するので、第１の実施の形態よりも処理は複雑になるが、クラッタ環境に適応することができる。

（第３の実施の形態）
図４は本発明の第３の実施の形態のレーダ装置の構成を示すブロック図である。第３の実施の形態のレーダ装置は、第１の実施の形態のレーダ装置に対し、クラッタマップ部９をクラッタマップ部１０に置き換え、追尾制御部８が追加された構成である。追尾制御部８は検出部６の出力信号を用いた追尾処理により目標とクラッタの区分を行い、区分したクラッタの距離・方向をレーダ制御部７に出力する。

図５は第３の実施の形態のレーダ装置のクラッタマップ部の構成を示すブロック図である。図５に示すクラッタマップ部の構成要素において、図３と同一の構成要素については、同一番号をつけることによりその説明は省略する。

図５において、図３に示す第２の実施の形態のクラッタマップ部と異なる点は、指定範囲内外判定器２０９と論理和回路２１０とを追加した点である。

指定範囲内外判定器２０９は、受信機４から入力される受信信号、レーダ制御部７から入力される指定距離・方向情報、送受信方向情報に基づいて指定距離・方向内か指定距離・方向外かを判定して判定結果情報を出力する。

論理和回路２１０は、指定範囲内外判定器２０９から入力される判定結果情報とレーダ制御部７から入力される仰角情報とに基づいて、指定距離・方向内又は低仰角走査時のときにスイッチ２０６の端子２０６ａ−２０６ｂを接続し、スイッチ２０７の端子２０７ａ−２０７ｂを接続し、スイッチ２０８の端子２０８ａ−２０８ｂを接続するように制御信号をスイッチ２０６，２０７，２０８に出力する。

第３の実施の形態のレーダ装置の動作は、追尾制御部８とクラッタマップ部１０の指定距離・方向内以外の動作は、第２の実施の形態と同じであり、説明を省略する。

第３の実施の形態の追尾制御部８で行う追尾処理は、任意の方向にビーム走査を行って目標の追尾を行うものではなく、捜索で得られた目標情報から追尾を行うＴＷＳ（Track While Scan）である。

追尾制御部８は、複数回の追尾処理を行うことにより、目標の移動量に応じて、真目標とクラッタを区分することができる。追尾制御部８は、クラッタと目標を区分し、クラッタの距離・方向をレーダ制御部７に出力する。

レーダ制御部７は、仰角情報及び送受信方向情報と共に、追尾制御部８から出力されたクラッタの距離・方向を指定距離・方向情報として、クラッタマップ部１０に出力する。

なお、レーダ制御部７では、追尾制御部８から出力されたクラッタの距離・方向が低仰角の場合、指定距離・方向情報をクラッタマップ部５に出力しないようにすることもできる。

第３の実施の形態のクラッタマップ部１０の低仰角走査時及び中高仰角走査時の指定距離・方向内の動作は、第１の実施の形態のクラッタマップ部の低仰角走査時と同様である。また、中高仰角走査時の指定距離・方向外では、第２の実施の形態の中高仰角走査時と同様に重み付け合成処理と重み付け係数算出処理とを行う。

そして、論理和回路２１０は、指定範囲内外判定器２０９から入力される判定結果情報とレーダ制御部７から入力される仰角情報とに基づいて、指定範囲内又は低仰角走査時のときは、スイッチ２０６の端子２０６ａ−２０６ｂを接続し、スイッチ２０７の端子２０７ａ−２０７ｂを接続し、スイッチ２０８の端子２０８ａ−２０８ｂを接続するように制御信号をスイッチ２０６，２０７，２０８に出力する。

そして、第１の実施の形態の低仰角走査時と同様の動作によりクラッタマップの生成処理が実施される。

次に、中高仰角走査時の指定距離・方向外のときは、論理和回路２１０は、スイッチ２０６の接続を切断し、スイッチ２０７の端子２０７ａ−２０７ｃを接続し、スイッチ２０８の端子２０８ａ−２０８ｃを接続するように制御信号をスイッチ２０６，２０７，２０８に出力する。

そして、第２の実施の形態の中高仰角走査時と同様の動作により重み付け合成処理と重み付け係数算出処理が実施される。

このように第３の実施の形態のレーダ装置では、第１及び第２の実施の形態に対して、メモリ容量が増大するが、その範囲は距離・方向に対して限定されたものであり、メモリ容量の増大を最小限に抑えることができる。

また、検出部６では目標として検出されるが、追尾制御器８で実施される追尾処理の結果クラッタと判断された目標に対して、範囲を限定したクラッタマップを生成するため、クラッタマップを小型化したまま、クラッタによる誤警報を低減することができるため、ＴＷＳによる追尾を行う捜索レーダ装置の構成として最適である。

（第４の実施の形態）
図６は本発明の第４の実施の形態のレーダ装置の構成を示すブロック図である。第４の実施の形態のレーダ装置は、図４に示す第３の実施の形態のレーダ装置に対し、クラッタマップ部１０をクラッタマップ部１１に置き換えた構成である。

図７は第４の実施の形態のレーダ装置のクラッタマップ部の構成を示すブロック図である。図７に示すクラッタマップ部は、図２に示す第１の実施の形態のクラッタマップ部と同様の構成であるが、スイッチ２０６，２０７，２０８に入力される情報が捜索／追尾区分情報である点が異なる。

第４の実施の形態のレーダ装置において、追尾制御部８は、目標が検出されると追尾処理を行い、目標の予測位置をレーダ制御部７に出力する。レーダ制御部７は、捜索と追尾の処理を時分割に行うように、レーダ装置に設けられた各部の制御を行う。また、レーダ制御部７は、捜索時と追尾時の区分を示す捜索／追尾区分情報及び送受信方向情報をクラッタマップ部１１に出力する。

そして、クラッタマップ部１１は、捜索／追尾区分情報及び送受信方向情報に基づいてクラッタマップを生成する。これ以外の各部の動作は第３の実施の形態のレーダ装置と同様である。

クラッタマップ部１１のメモリ２０３は、捜索の全領域に対するメモリ容量を有する。そして、捜索時は、レーダ制御部７から入力される捜索／追尾区分情報に基づき、スイッチ２０６の端子２０６ａ−２０６ｂ、スイッチ２０７の端子２０７ａ−２０７ｂ、スイッチ２０８の端子２０８ａ−２０８ｂが接続される。そして、第１の実施の形態のクラッタマップ部の低仰角走査時と同様の動作によりクラッタマップの生成処理が実施される。

一方、追尾時は、レーダ制御部７から入力される仰角情報に基づき、スイッチ２０６の接続は切断され、スイッチ２０７の端子２０７ａ−２０７ｃ、スイッチ２０８の端子２０８ａ−２０８ｃが接続される。そして、捜索時に生成したクラッタマップに対して、第１の実施の形態の中高仰角走査時と同様の動作により重み付け合成処理が実施される。

追尾時は、第３の実施の形態とは異なり、任意の方向にビーム走査を行って目標の追尾を行うため、通常はクラッタマップの生成が不可能であるが、捜索時に得られたクラッタマップの重み付き合成処理を行うことにより、任意のビーム走査に対するクラッタマップを出力する。

このように第４の実施の形態のレーダ装置は、捜索時に生成されたクラッタマップを基に、任意の方向のクラッタマップを出力するため、任意の方向にビーム走査を行って目標の追尾を行う捜索・追尾レーダ装置の構成として最適である。

（第５の実施の形態）
図８は本発明の第５の実施の形態のレーダ装置の構成を示すブロック図である。第５の実施の形態のレーダ装置は、図６に示す第４の実施の形態のレーダ装置に対し、クラッタマップ部１１をクラッタマップ部１２に置き換えた構成である。クラッタマップ部１２には、レーダ制御部７から仰角情報、捜索／追尾区分情報、送受信方向情報が入力される。

図９は第５の実施の形態のレーダ装置のクラッタマップ部の構成を示すブロック図である。図９において、図７に示す第４の実施の形態のクラッタマップ部と異なる点は、論理積回路２１１を追加した点である。

論理積回路２１１は、レーダ制御部７から入力される仰角情報と捜索／追尾区分情報とに基づいて、捜索時の低仰角走査時にスイッチ２０６の端子２０６ａ−２０６ｂを接続し、スイッチ２０７の端子２０７ａ−２０７ｂを接続し、スイッチ２０８の端子２０８ａ−２０８ｂを接続するように制御信号をスイッチ２０６，２０７，２０８に出力する。

第５の実施の形態のレーダ装置の動作は、クラッタマップ部１２の捜索時の中高仰角走査時以外の動作は、第４の実施の形態と同じであり、説明を省略する。

第５の実施の形態のレーダ装置は、第４の実施の形態のレーダ装置に対し、捜索時の中高仰角走査時のクラッタマップも、低仰角走査時のクラッタマップの重み付き合成により生成するものである。

論理積回路２１１は、レーダ制御部７から入力される仰角情報と捜索／追尾区分情報とに基づいて、捜索時の低仰角走査時にはスイッチ２０６の端子２０６ａ−２０６ｂを接続し、スイッチ２０７の端子２０７ａ−２０７ｂを接続し、スイッチ２０８の端子２０８ａ−２０８ｂを接続するように制御信号をスイッチ２０６，２０７，２０８に出力する。

一方、捜索時の中高仰角走査時及び追尾時には、論理積回路２１１は、スイッチ２０６の接続を切断し、スイッチ２０７の端子２０７ａ−２０７ｃを接続し、スイッチ２０８の端子２０８ａ−２０８ｃを接続するように制御信号をスイッチ２０６，２０７，２０８に出力する。

そして、捜索時の低仰角走査時に生成したクラッタマップに対して、第１の実施の形態の中高仰角走査時と同様の動作により重み付け合成処理が実施される。

このように第５の実施の形態のレーダ装置は、捜索の中高仰角走査時に対応するメモリ容量を有しないため、第４の実施の形態よりもクラッタマップ部を小型化することができ、任意の方向のクラッタマップを出力するため、任意の方向にビーム走査を行って目標の追尾を行う捜索・追尾レーダ装置として最適である。

なお、上記では、捜索と追尾を時分割に実施するレーダ装置を例としたが、専用のビーム走査により、低仰角走査時のクラッタマップを生成することができれば、追尾のみのレーダ装置にも適用できる。

（第６の実施の形態）
第６の実施の形態のレーダ装置の構成は、図８に示す第５の実施の形態のレーダ装置の構成と同様である。また、第６の実施の形態のレーダ装置の動作は、クラッタマップ部１２の捜索時の中高仰角走査時及び追尾時の重み付け係数更新処理以外は、第５の実施の形態と同様であり、説明を省略する。

第６の実施の形態のレーダ装置は、捜索時の中高仰角走査時及び追尾時に、第２の実施の形態と同様に、クラッタマップ部１２の出力信号と受信機４から入力される受信信号との誤差から、重み付け係数を更新できるように構成したものである。

図１０は第６の実施の形態のレーダ装置のクラッタマップ部の構成を示すブロック図である。図１０に示すクラッタマップ部の構成要素において、図９と同一の構成要素については、同一番号をつけることによりその説明は省略する。図１０において図９に示すクラッタマップ部と異なる点は、ウエイト発生器２０４に受信機４からの受信信号と、総和器２０５の出力信号とが入力される点である。

第６の実施の形態のレーダ装置の動作は、クラッタマップ部１２の捜索時の中高仰角走査時及び追尾時以外の動作は、第５の実施の形態と同じであり、説明を省略する。

捜索時の中高仰角走査時及び追尾時には、論理積回路２１１は、スイッチ２０６の接続を切断し、スイッチ２０７の端子２０７ａ−２０７ｃを接続し、スイッチ２０８の端子２０８ａ−２０８ｃを接続するように制御信号をスイッチ２０６，２０７，２０８に出力する。

そして、捜索時の低仰角走査時に生成したクラッタマップに対して、第２の実施の形態の中高仰角走査時と同様の動作により重み付け合成処理と重み付け係数算出処理が実施される。

このように第６の実施の形態のレーダ装置は、実際の受信信号を用いて、ウエイト発生器２０４の重み付け係数を調整するので、クラッタ環境に適応することができ、任意の方向のクラッタマップを出力できるため、任意の方向にビーム走査を行って目標の追尾を行う捜索・追尾レーダ装置として最適である。

（第７の実施の形態）
図１１は本発明の第７の実施の形態のレーダ装置の構成を示すブロック図である。第７の実施の形態のレーダ装置は、図８に示す第５の実施の形態のレーダ装置に対し、クラッタマップ部１２をクラッタマップ部１３に置き換えた構成である。クラッタマップ部１３には、レーダ制御部７から仰角情報、捜索／追尾区分情報、送受信方向情報、指定距離・方向情報が入力される。

図１２は第７の実施の形態のレーダ装置のクラッタマップ部の構成を示すブロック図である。図１２に示すクラッタマップ部の構成要素において、図１０と同一の構成要素については、同一番号をつけることによりその説明は省略する。

図１２において、図１０に示す第６の実施の形態のクラッタマップ部と異なる点は、指定範囲内外判定器２０９と論理和回路２１２とを追加した点である。

論理和回路２１２は、指定範囲内外判定器２０９から入力される判定結果情報と論理積回路２１１から入力される演算結果情報とに基づいて、指定距離・方向内及び捜索時の低仰角走査時のときにスイッチ２０６の端子２０６ａ−２０６ｂを接続し、スイッチ２０７の端子２０７ａ−２０７ｂを接続し、スイッチ２０８の端子２０８ａ−２０８ｂを接続するように制御信号をスイッチ２０６，２０７，２０８に出力する。

第７の実施の形態のレーダ装置の動作は、クラッタマップ部１３の指定距離・方向内以外の動作は、第６の実施の形態と同様であり、説明を省略する。

第７の実施の形態のレーダ装置は、第６の実施の形態のレーダ装置に対し、第３の実施の形態と同様に、追尾制御部８からのクラッタの距離・方向を基に、部分的にクラッタマップを生成するものである。

また、論理積回路２１１は、レーダ制御部７から入力される仰角情報、捜索／追尾区分情報に基づいて論理積演算を行い、論理積回路２１１を出力する。

そして、論理和回路２１２は、指定範囲内外判定器２０９から入力される判定結果情報と論理積回路２１１から入力される論理積回路２１１とに基づいて、指定距離・方向内及び捜索時の低仰角走査時のときは、スイッチ２０６の端子２０６ａ−２０６ｂを接続し、スイッチ２０７の端子２０７ａ−２０７ｂを接続し、スイッチ２０８の端子２０８ａ−２０８ｂを接続するように制御信号をスイッチ２０６，２０７，２０８に出力する。

次に、捜索時の中高仰角走査時の指定距離・方向外及び追尾時の指定距離・方向外のときは、論理和回路２１２は、スイッチ２０６の接続を切断し、スイッチ２０７の端子２０７ａ−２０７ｃを接続し、スイッチ２０８の端子２０８ａ−２０８ｃを接続するように制御信号をスイッチ２０６，２０７，２０８に出力する。

このように第７の実施の形態のレーダ装置は、検出部６では目標として検出されるが、追尾制御器８で実施される追尾処理の結果クラッタと判断された目標に対して、範囲を限定したクラッタマップを生成するため、クラッタマップを小型化したまま、クラッタによる誤警報を低減することができ、また、任意の方向のクラッタマップを出力できるため、任意の方向にビーム走査を行って目標の追尾を行う捜索・追尾レーダ装置として最適である。

本発明は、レーダ装置やソナー装置などに適用可能である。

１送信機
２サーキュレータ
３アンテナ
４受信機
５，９〜１３クラッタマップ部
６検出部
７レーダ制御部
８追尾制御部
１０１Ａ，１０１Ｂ，２０１Ａ〜２０１Ｅ乗算器
１０２，２０２加算器
１０３，２０３メモリ
２０４ウエイト発生器
２０５総和器
２０６〜２０８スイッチ
２０９指定範囲内外判定器
２１０，２１２論理和回路
２１１論理積回路

Claims

送信機から供給された送信波を空間に向け放射し、目標からの反射波を受信して受信信号を出力するアンテナと、
このアンテナから出力された受信信号をデジタル信号に変換する受信機と、
この受信機の出力信号を用いてクラッタマップを生成するクラッタマップ部と、
前記受信機の出力信号と前記クラッタマップ部からの出力信号とを用いて目標を検出する検出部と、
前記検出部の出力信号を用いて目標の追尾処理を行う追尾制御部と、
送受信方向を制御するレーダ制御部とを備え、
前記追尾制御部は、
目標の距離・方向を前記レーダ制御部に出力し、
前記レーダ制御部は、
捜索と追尾を時分割で行うように各部を制御し、追尾時には前記追尾制御部の出力信号に基づいて送受信方向を制御し、捜索時と追尾時の区分を示す捜索／追尾区分情報と、送受信方向情報とを前記クラッタマップ部に出力し、
前記クラッタマップ部は、
前記捜索／追尾区分情報及び前記送受信方向情報に基づき、捜索時には、前記受信機の出力信号の距離・方向毎に、時間方向の平均値を算出してクラッタマップを生成し、追尾時には、捜索時に生成したクラッタマップに前記アンテナのサイドローブ形状に基づいて重み付け合成処理をした信号を前記検出部に出力することを特徴とするレーダ装置。