JP2012173256A

JP2012173256A - レーダ装置

Info

Publication number: JP2012173256A
Application number: JP2011038363A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sasaki; 俊佐々木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2011-02-24
Publication date: 2012-09-10

Abstract

【課題】従来のレーダ装置は、全方位に亘って同一ＰＲＩを使用しているため、見通し外となる範囲を含む方位に対しても同一ＰＲＩを使用し、時間的リソースを有効に使用できていない。
【解決手段】この発明のレーダ装置は、自己位置を検出する自己位置検出部と、前記自己位置検出部で検出した自己位置周辺の地形データを記憶する地形データベースと、前記地形データを用い前記自己位置を中心とした方位毎の見通し距離を算出し、当該見通し距離に基き方位毎のＰＲＩ（ＰｕｌｓｅＲｅｐｅｔｉｔｉｏｎＩｎｔｅｒｖａｌ）を算出する算出部と、前記方位毎のＰＲＩに基いて、各方位に向けて前記方位に関連付けされたＰＲＩの電波を放射する送信制御部とを備えるようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、目標の捜索及び追随を実施するレーダ装置に関するものである。

一般的に、レーダ装置は電波を短いパルス（送信パルス）に区切って送信し、目標からの反射波を受信することにより目標の探知と距離の測定を実施している。繰返し送信される送信パルスの繰返周期（ＰＲＩ：ＰｕｌｓｅＲｅｐｅｔｉｔｉｏｎＩｎｔｅｒｖａｌ）は、捜索要求範囲等の見るべき距離に応じて決められる（例えば、非特許文献１参照）。

電子情報通信学会編・発行吉田孝監修「改訂レーダ技術」（第１章１.１序論）

従来のレーダ装置は全方位に亘る捜索範囲の要求を満足させるため、同一のＰＲＩを使用するよう設計されている。
実際の運用段階では展開場所によっては地形等により見通しの悪い見通し外となる範囲も生じるが、見通し外となる範囲を含む方位に対しても見通しのよい方位と同一のＰＲＩでの送受信を実施しており、目標捜索および目標追随動作の効率が悪いという課題があった。例えば、同一のＰＲＩを使用して目標捜索を行うため、目標追尾に割り当てられる時間は一律に固定されてしまうという課題があった。

この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、展開場所に応じて方位毎のＰＲＩを自動で変更できるようにすることで目標捜索時間を短縮し、短縮された時間を目標追随に自動的に割り振ることで、目標捜索精度を維持しながら弾力的に目標捜索及び目標追尾を行うことが可能なレーダ装置を得ることを目的とする。

この発明に係るレーダ装置は、自己位置を検出する自己位置検出部と、前記自己位置検出部で検出した自己位置周辺の地形データを記憶する地形データベースと、前記地形データを用い、前記自己位置を中心とした方位毎の見通し距離を算出し、当該見通し距離に基き方位毎のＰＲＩ（ＰｕｌｓｅＲｅｐｅｔｉｔｉｏｎＩｎｔｅｒｖａｌ）を算出する算出部と、前記方位毎のＰＲＩに基いて、各方位に向けて前記方位に関連付けされたＰＲＩの電波を放射する送信制御部とを備える。

この発明のレーダ装置によれば、展開場所に応じて方位毎に最適なＰＲＩに自動で変更でき、これにより短縮された時間を目標の追随動作に充てることができるため、目標捜索精度を維持しながら、より弾力的に目標捜索と目標追尾の両動作を行うことができる。

実施の形態１に係るレーダ装置の構成を説明する図である。（ａ）実施の形態１に係るレーダ装置の運用を説明する運用概念図である。（ｂ）従来のレーダ装置の運用を説明する運用概念図である。実施の形態２に係るレーダ装置の構成を説明する図である。実施の形態２に係るレーダ装置の脅威度判定結果が付与された目標情報の一例である。

実施の形態１．
以下、本発明に係るレーダ装置を図の具体例を用いて説明する。
図１は実施の形態１に係るレーダ装置１のブロック構成である。レーダ装置には各種設備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を主に説明する。

レーダ装置１は、レーダ装置１の位置を評定する自己位置検出部２、地形データ５を記憶してある地形データベース４、見通し距離や追随可能目標数等を演算する演算部６、方位毎の送信ビームのスケジュールを設定するビームスケジュール設定部９、設定された送信ビームスケジュールを表示する表示部１８、ビームスケジュールの結果を受けてビーム制御の管理を行うビームマネジメント部１３、ビームマネジメント部１３の結果を受け所定の条件に従って空間に電波を放射する送信制御部１６からなる。

演算部６は、ＰＲＩ換算の見通距離を算出する見通距離算出部７と、見通距離算出部７の結果を受けて追随可能な相手目標数を算出する追随可能目標数算出部１０からなる。
地形データベース４には、例えば、山岳地帯、丘、川、平野などの地形情報の他、高速道路、ビル、鉄道等の建造物を含む３次元位置情報（地形データ５）が格納されている。地形データベース４の地形データ５を使用することで、自己位置を中心とした全周の３次元空間を仮想的に再現することが可能である。
レーダ装置１は車両等に搭載されており、移動場所で目標を捜索し又は目標を追随して目標情報を取得する。

地形データベース４に格納される３次元位置情報には、例えば測量航空機からのレーザ測量データを用いることができる。あるいは、ＧＰＳ受信機、ジャイロ、オドメータ、撮像カメラ及びＬＲＦ（ＬａｚｅｒＲａｎｇｅＦｉｎｄｅｒ）を搭載した計測車両により取得されたレーザ測量データ（レーザ３次元点群データ）を用いることができる（計測車両については、例えば、特願２００７−２２０４０５号を参照）。
このように、測量航空機や計測車両により予め取得された３次元位置情報（地形データ５）が地形データベース４に格納されている。

図２はレーダ装置の運用を説明する図であり、（ａ）は本実施の形態に係るレーダ装置の運用図、（ｂ）は従来のレーダ装置の運用を説明する図である。

図１、図２を用いて本実施の形態に係るレーダ装置の動作について説明する。
自己位置検出部２は、ＧＰＳ衛星等の測位衛星が送信する測位情報を受信して自己位置を測定する。自己位置検出部２は測定したレーダ位置情報３として見通距離算出部７に出力する。また、自己位置検出部２は、レーダ装置１のアンテナ面が指向しているレーダ方位情報１４を取得して、そのレーダ方位情報１４をビームマネジメント部１３に出力する。

見通し距離算出部７は、自己位置検出部２からのレーダ位置情報３に基づきレーダの現在位置を中心とした周囲の地形データ５を地形データベース４から抽出し、レーダ装置１が捜索可能な捜索覆域を算出する。
地形データベース４には、先に述べたように位置情報が各々に付与された３次元点群データが予め格納されており、３次元点群と自己位置との距離Ｌ（見通し距離Ｌ）を求めることで捜索覆域が算出される。
捜索覆域は方位θ毎の見通し距離Ｌで表わされ、方位θ₁の方位に電波障害物があれば見通し距離Ｌは短く、障害物がない場合は所定の値（最大値）をとる。全周の方位については演算負荷に応じて所定の角度間隔Δθ（例えばΔθ＝３度）で捜索覆域を算出する。

見通し距離算出部７は方位毎に得られた見通し距離Ｌを用いて、見通し距離Ｌを目標までの最大距離としてＰＲＩに換算する。見通し距離算出部７は、換算して得られた方位毎のＰＲＩ８を、ビームスケジュール設定部９と追随可能目標数算出部１０に向けて出力する。

次に、追随可能目標数算出部１０は、レーダ装置１で追尾可能な目標数を算出する。
追随可能目標数算出部１０は、方位毎のＰＲＩ８と繰返し送信回数ｎとを積算して得られる各方位の捜索時間を全方位で加算して得られる累計時間を、捜索時間ｔ_ａとして算出する。
本実施の形態のレーダ装置１は３６０°全方位に向けて順次電波の送受信を行い、３６０°を一周期として目標捜索と目標追尾を行う。
一周期の時間を観測周期Ｔとすると、観測周期Ｔは、Ｔ＝目標の捜索時間ｔ_a＋目標の追随時間ｔ_Bとして表すことができる。

追随可能目標数算出部１０は、目標の追随に割当可能な追随時間ｔ_bを観測周期Ｔと見通距離算出部７から入力した捜索時間ｔ_aから算出する（すなわち、ｔ_b＝Ｔ−ｔ_a）。そして追随時間ｔ_bと１目標当りに割り当てられる一目標追随時間τから、一周期中に目標を追随可能な目標数である追随可能目標数Ｎ１２を算出する（すなわち、Ｎ＝ｔ_b/τ）。
追随可能目標数算出部１０は、このようにして得られた追随可能目標数Ｎ１２をビームスケジュール設定部９に出力する。

ビームスケジュール設定部９では、電波を送受信するタイミングのスケジューリングを行う。
ビームスケジュール設定部９は、見通距離算出部７から方位毎のＰＲＩ８を入力し、また追随可能目標数算出部１０から追随可能目標数Ｎ１２を入力すると、方位毎にＰＲＩと追随可能目標数Ｎ１２をソートして、その結果を表示部１８に表示する。

ビームスケジュール設定部９はソートした方位毎のＰＲＩ８と追随可能目標数Ｎ１２から、ビームの送信手順をスケジューリング化して、次に送受信すべき電波の方位とＰＲＩからなる送信ＰＲＩ１５をビームマネージメント部１３に送信する。

ビームマネージメント部１３では、自己位置検出２で得られたレーダ方位情報１４を基に、現在送信すべき送信ＰＲＩ１５を参照し、送信制御部１６に出力する。
送信制御部１６は、この送信ＰＲＩ１５により空間に電波を放射する。

なお、ＰＲＩの変更や追随可能目標数の変更は自動で実施されるため、これに伴う捜索覆域等の変更情報１７は表示１８にて表示し、操作員等に認識させる。

このように、実施の形態１のレーダ装置１は地形データ５が格納された地形データベースを備え、自己位置の情報と地形データベースの格納情報から、展開場所に応じたＰＲＩを方位毎に設定することができる。これにより、目標を捜索する捜索時間を短縮してその短縮した時間を目標の追随時間に割り振ることができるため、目標捜索精度を維持しながら、より弾力的に目標捜索及び目標追尾の動作を行うことができる。

なお、上記実施の形態はあくまでも一例であり、例えば地形データベースについては事前に取得した地形データ５を格納しておくだけでなく、外部から媒体によって書き込んだり、または、展開場所でリアルタイムに測量して得られた地形データ５を用いるようにしてもよい。

実施の形態２．
実施の形態１では地形データ５を用いることで方位毎にＰＲＩを設定し、この設定により短縮できた時間を複数ある目標の追随時間に割り振るようにしたが、実施の形態２ではＰＲＩの設定により短縮できた時間を、脅威となる相手を追随する追随時間や重点的に捜索すべき方位の捜索時間に割り当てるビームマネジメントを行う。

図３は実施の形態２に係るレーダ装置１のブロック構成である。実施の形態２では、重点監視対象設定部２１が追加されている。なお、実施の形態１と同様の構成には同一番号を付し、その説明を省略する。

重点監視対象設定部２１は、レーダ装置１が行う目標の捜索あるいは目標の追随において、比重を高めて行う動作内容が設定される。
従来、捜索と追随に割り当てる時間は予め定められた比率で定められていたが、展開場所や状況によっては、例えば目標の追随動作に比重を置いて限られた範囲内で目標追随精度を向上させたいという要求が生じる。あるいは、捜索の動作に比重をおいて、特定の方向については限られた範囲内で目標捜索の精度を向上させたいという要求も生じる。このように展開場所や状況に応じてレーダに求められる機能は変化するが、それぞれ置かれた環境で最適な時間配分を行うことを目的として、重点監視対象設定部２１にはその重点監視対象となる項目と条件が設定される。

図４は、脅威度判定結果が付与された目標情報１００の一例である。レーダ装置１の捜索覆域に目標が侵入してくると、レーダ装置１は照射した電波の目標からの反射波を受信し、受信データを処理することで目標の位置、距離、速度、レーダ有効反射面積ＲＣＳの情報を算出する。同時に、敵見方識別信号を送信し、応答があれば味方、応答がなければ敵とする識別情報を目標情報に付与する。また、目標情報の各データと所定の式を用いて当該目標の脅威度を数値化し、この脅威度も目標情報に付与する。このようにして得られた目標情報は重点監視対象設定部２１にデータとして格納される。
重点監視対象設定部２１は目標情報から脅威度の高い目標を抽出し、脅威度の高い目標の目標情報２２をビームマネジメント部１３に出力する。

ビームマネジメント部１３は、脅威度の高い目標の目標情報２２を重点監視対象設定部２１から入力すると、この目標情報２２をビームスケジュール設定部９に出力する。
ビームスケジュール設定部９では、入力した脅威度の高い目標に対する追随動作に重点を置いたスケジューリングを立てる。
すなわち、ビームスケジュール設定部９は、見通距離算出部７から方位毎のＰＲＩ８を入力し、追随可能目標数算出部１０から追随可能目標数Ｎ１２を入力し、ビームマネジメント部１３から脅威度の高い目標の目標情報２２を入力すると、周囲の地形データ５に基づきＰＲＩを最適化することにより短縮された時間を、脅威度の高い目標の追随時間に割り当てたレーダ監視のスケジューリングを行う。
ビームスケジュール設定部９は、スケジューリングの結果をもとに、次に送受信すべき電波の方位とＰＲＩからなる送信ＰＲＩ１５をビームマネージメント部１３に送信する。
ビームマネージメント部１３では、自己位置検出２で得られたレーダ方位情報１４と入力した送信ＰＲＩ１５を用いて送信ＰＲＩ１５を含むビームの制御情報を作成して送信制御部１６に出力する。送信制御部１６は制御情報に基づき空間に電波を放射する。

このように実施の形態２のレーダ装置は重点監視対象設定部２１を備え、レーダで受信した目標の目標情報（目標の位置、距離、速度、レーダ有効反射面積ＲＣＳ等）から脅威度を算出して、脅威度に関する情報をビームマネジメント部１３に出力するようにした。これにより、脅威対象の有無に応じて、脅威対象の追随に時間的比重を置いた監視が可能となり、限られた時間の中で、最適な時間配分による効率的な目標捜索及び目標追尾を行うことができる。

なお、実施の形態２の説明では、自らのレーダで受信した目標情報から脅威度を算出するようにしたが、外部のデータリンクから脅威度の高い目標情報を取得し、その目標情報に基づきレーダ監視のスケジューリングを行うようにしてもよい。

１レーダ装置、２自己位置検出部、３レーダ位置情報、４地形データベース、５地形データ、６演算部、７見通距離算出部、８方位毎のＰＲＩ、９ビームスケジュール設定部、１０追随可能目標数算出部、１２追随可能目標数Ｎ、１３ビームマネジメント部、１４レーダ方位情報、１５送信ＰＲＩ、１６送信制御部、１７変更情報、１８表示部、２１重点監視対象設定部、２２脅威度の高い目標の目標情報、１００目標情報。

Claims

自己位置を検出する自己位置検出部と、
前記自己位置検出部で検出した自己位置周辺の地形データを記憶する地形データベースと、
前記地形データを用い、前記自己位置を中心とする方位毎の見通し距離を算出し、当該見通し距離に基き方位毎のＰＲＩ（ＰｕｌｓｅＲｅｐｅｔｉｔｉｏｎＩｎｔｅｒｖａｌ）を算出する算出部と、
前記方位毎のＰＲＩに基いて、各方位に向けて前記方位に関連付けされたＰＲＩの電波を放射する送信制御部と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
目標の脅威度が示された目標情報を備え、前記目標情報を用いて前記目標に対する捜索と追尾の時間配分を行うビームマネジメント部を備えることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。