JP2014163684A - 目標測角装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】目標に関する観測データa1(θT),a2(θT)とクラッタに関する観測データa1(θc),a2(θc)から、クラッタの抑圧処理に用いるクラッタ抑圧係数w1,w2を算出し、アレーアンテナ3の観測データr1,r2に対して、クラッタ抑圧係数w1,w2を乗算するクラッタ抑圧処理を行うクラッタ抑圧処理部4,5を設け、目標測角処理部6が、クラッタ抑圧処理部4,5によるクラッタ抑圧処理後の観測データr1’,r2’から目標が存在している方向を測角する。
【選択図】図1
Description
目標測角装置が観測データを入力し、その観測データから目標が存在している方向を測角する際、例えば、クラッタなどの不要成分が観測データに混入していると、目標が存在している方向の測角精度が低下することがある。
そこで、目標測角装置では、目標が存在している方向を測角する測角処理部の前段に、観測データに混入しているクラッタを抑圧するクラッタ抑圧部を実装している(例えば、特許文献1を参照)。
図1はこの発明の実施の形態1による目標測角装置を示す構成図である。
図1において、クラッタ観測部1は目標測角装置の外部装置である観測装置に搭載されており、クラッタに関する観測データa(θc)(例えば、クラッタが存在している可能性が高い方向θcを示すデータ)を収集する装置である。
目標検出部2は目標測角装置の外部装置である観測装置に搭載されており、目標に関する観測データa(θT)(例えば、目標が存在している可能性が高い方向θTを示すデータ)を収集する装置である。
ここでは、クラッタ観測部1及び目標検出部2が観測装置に搭載されている例を示しているが、クラッタ観測部1及び目標検出部2が目標測角装置に搭載されていてもよい。
この実施の形態1では、アレーアンテナ3を構成しているL本のアンテナ素子31〜3Lが2つのグループに分けられており、第1のグループに属しているアンテナ素子がクラッタ抑圧処理部4に接続され、第2のグループに属しているアンテナ素子がクラッタ抑圧処理部5に接続されている。
以下、第1のグループに属しているアンテナ素子の観測データをr1と表記し、第2のグループに属しているアンテナ素子の観測データをr2と表記する。
なお、クラッタ観測部1から出力されるクラッタに関する観測データa(θc)についても2分割され、一方の観測データa1(θc)がクラッタ抑圧処理部4に出力され、他方の観測データa2(θc)がクラッタ抑圧処理部5に出力される。
また、目標検出部2から出力される目標に関する観測データa(θT)についても2分割され、一方の観測データa1(θT)がクラッタ抑圧処理部4に出力され、他方の観測データa2(θT)がクラッタ抑圧処理部5に出力される。
なお、クラッタ抑圧処理部4,5からクラッタ抑圧手段が構成されている。
目標追尾処理部7は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、目標測角処理部6の測角結果を用いて、目標を追尾する処理を実施する。なお、目標追尾処理部7は目標追尾手段を構成している。
アレーアンテナ3を除く構成要素がコンピュータで構成されている場合、クラッタ抑圧処理部4、クラッタ抑圧処理部5、目標測角処理部6、目標追尾処理部7の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
まず、クラッタ観測部1は、クラッタに関する観測データa(θc)を収集する。
クラッタに関する観測データa(θc)は、クラッタが存在している可能性が高い方向(以下、「クラッタ方向」と称する)θcを示すデータであるが、クラッタ方向θcは、クラッタ観測部1を搭載している観測装置の高度T、その観測装置の姿勢θ0を観測することで、下記の式(1)のように算出することができる。
式(1)において、Rは観測装置内で注目する距離情報である。
なお、観測装置の高度Tや、その観測装置の姿勢θ0を観測する際、目標測角装置のアレーアンテナ3の観測データを利用してもよいが、他の観測手段を用いて観測するようにしてもよい。
クラッタ観測部1は、クラッタに関する観測データa(θc)を求めると、その観測データa(θc)を2分割して、一方の観測データa1(θc)をクラッタ抑圧処理部4に出力し、他方の観測データa2(θc)をクラッタ抑圧処理部5に出力する。
具体的には、以下のようにして、目標に関する観測データa(θT)を収集する。
目標検出部2は、例えば、目標測角装置のアレーアンテナ3を構成しているL本のアンテナ素子31〜3Lの受信信号を入力し、それらの受信信号の中に目標成分が含まれているか否かを判定する。
即ち、目標検出部2は、各々の受信信号を電力合成し、その合成電力が所定の閾値より大きいか否かを判定することで、目標成分が含まれているか否かを判定するが、各々の受信信号を電力合成する際、特定方向の観測感度が高くなる電力合成を行うことで、特定方向に目標が存在しているか否かを判定する。
上記の判定を複数の方向について行うことで、目標が存在している方向(以下、「目標方向」と称する)θTを大まかな精度で特定することができる。
目標検出部2は、目標に関する観測データa(θT)を求めると、その観測データa(θT)を2分割して、一方の観測データa1(θT)をクラッタ抑圧処理部4に出力し、他方の観測データa2(θT)をクラッタ抑圧処理部5に出力する。
この実施の形態1では、アレーアンテナ3を構成しているL本のアンテナ素子31〜3Lが2つのグループに分けられており、第1のグループに属しているアンテナ素子の観測データr1はクラッタ抑圧処理部4に出力され、第2のグループに属しているアンテナ素子の観測データr2はクラッタ抑圧処理部5に出力される。
式(5)において、Hは複素共役転置を表している。
r1’=w1r1 (6)
なお、クラッタ抑圧処理部4は、目標に関する観測データa1(θT)が得られる場合(目標が存在している場合)に限り、クラッタ抑圧処理を実施するようにすることで、装置全体の計算量の削減を図っている。
r2’=w2r2 (8)
なお、クラッタ抑圧処理部5は、目標に関する観測データa2(θT)が得られる場合(目標が存在している場合)に限り、クラッタ抑圧処理を実施するようにすることで、装置全体の計算量の削減を図っている。
目標測角処理部6による位相差を示す情報の取り出し処理や、位相差を示す情報を目標の角度情報に変換する処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
目標の追尾予測処理は、過去の追尾結果から、次の観測時における目標方向やクラッタ方向を予測する処理である。
ただし、目標の追尾処理や追尾予測処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
即ち、クラッタ抑圧処理部4,5が、クラッタに関する観測データa1(θc),a2(θc)だけでなく、目標に関する観測データa1(θT),a2(θT)を用いて、クラッタ抑圧係数w1,w2を算出するようにしているので、そのクラッタ抑圧係数w1,w2をアレーアンテナ3の観測データr1,r2に乗算するクラッタ抑圧処理を実施しても、アレーアンテナ3の観測データr1,r2に含まれている目標成分が抑圧される状況を回避することができるようになる。その結果、精度よく目標が存在している方向を測角することができる。
上記実施の形態1では、クラッタ観測部1が外部のクラッタ観測部1からクラッタに関する観測データa(θc)を収集し、目標検出部2が外部の目標検出部2から目標に関する観測データa(θT)を収集するものを示したが、目標測角処理部6が測角処理を1度実施した後では、図2に示すように、クラッタ抑圧処理部4,5は、目標測角処理部6による前回の測角結果を目標に関する観測データa(θT)として取得するようにしてもよい。
また、クラッタ抑圧処理部4,5は、目標測角処理部6による前回の測角処理で、目標が存在している方向を測角する際に測角されたクラッタが存在している方向をクラッタに関する観測データa(θc)として取得するようにしてもよい。
このように、クラッタ抑圧処理部4,5が、クラッタや目標に関する観測データa(θc),a(θT)として、目標測角処理部6による前回の測角結果を収集することで、上記実施の形態1よりも精度が高い観測データa(θc),a(θT)が得られるようになり、測角精度を更に高めることができる。
上記実施の形態1では、クラッタ観測部1が外部のクラッタ観測部1からクラッタに関する観測データa(θc)を収集し、目標検出部2が外部の目標検出部2から目標に関する観測データa(θT)を収集するものを示したが、目標追尾処理部7が追尾処理(追尾予測処理)を1度実施した後では、図3に示すように、クラッタ抑圧処理部4,5は、目標追尾処理部7による前回の追尾結果(または、追尾予測結果)を目標に関する観測データa(θT)として取得するようにしてもよい。
また、クラッタ抑圧処理部4,5は、目標追尾処理部7による前回の追尾処理(または、追尾予測処理)で、目標を追尾する際に追尾されたクラッタが存在している方向をクラッタに関する観測データa(θc)として取得するようにしてもよい。
このように、クラッタ抑圧処理部4,5が、クラッタや目標に関する観測データa(θc),a(θT)として、目標追尾処理部7による前回の追尾結果(または、追尾予測結果)を収集することで、上記実施の形態1よりも精度が高い観測データa(θc),a(θT)が得られるようになり、測角精度を更に高めることができる。
上記実施の形態1〜3では、クラッタ抑圧処理部4が目標に関する観測データa1(θT)とクラッタに関する観測データa1(θc)から、クラッタの抑圧処理に用いるクラッタ抑圧係数w1を算出し、クラッタ抑圧処理部5が目標に関する観測データa2(θT)とクラッタに関する観測データa2(θc)から、クラッタの抑圧処理に用いるクラッタ抑圧係数w2を算出するものを示したが、目標に関する観測データa1(θT),a2(θT)の観測精度(目標方向θTを示す角度の観測精度)が低い場合がある。
目標に関する観測データa1(θT),a2(θT)の観測精度が低い場合、クラッタの抑圧処理に用いるクラッタ抑圧係数w1,w2の算出精度も低下して、クラッタ抑圧処理の精度も低下することが予想される。
クラッタ抑圧処理部4は、目標に関する観測データa1(θT)の観測精度を示す指標として、例えば、アレーアンテナ3の検出ビーム幅(目標は、検出ビームの角度幅内に存在している)を使用し、その検出ビーム幅からクラッタ抑圧係数w1の算出に用いる目標近傍方向θT’を決定する。
例えば、アレーアンテナ3の検出ビーム幅が所定の基準幅であれば、目標方向θTから2°ずれている方向を目標近傍方向(θT±2°)に決定し、その検出ビーム幅が基準幅より大きければ、目標方向θTから3°ずれている方向を目標近傍方向(θT±3°)に決定する。
また、その検出ビーム幅が基準幅より小さければ、目標方向θTから1°ずれている方向を目標近傍方向(θT±1°)に決定する。
ここでは、目標近傍方向をθT±1°やθT±2°等に決定しているが、これは一例に過ぎず、他の方向に決定してもよいことは言うまでもない。
クラッタ抑圧処理部4は、目標近傍方向θT’の観測データa1(θT’)を算出すると、下記の式(9)に示すように、クラッタに関する観測データa1(θc)と、目標に関する観測データa1(θT)と、目標近傍方向θT’の観測データa1(θT’)とから、クラッタの抑圧処理に用いるクラッタ抑圧係数w1を算出する。
クラッタ抑圧処理部5は、目標近傍方向θT’の観測データa2(θT’)を算出すると、下記の式(10)に示すように、クラッタに関する観測データa2(θc)と、目標に関する観測データa2(θT)と、目標近傍方向θT’の観測データa2(θT’)とから、クラッタの抑圧処理に用いるクラッタ抑圧係数w2を算出する。
例えば、測角値偏差が所定値であれば、目標方向θTから2°ずれている方向を目標近傍方向(θT±2°)に決定し、その測角値偏差が所定値より大きければ、目標方向θTから3°ずれている方向を目標近傍方向(θT±3°)に決定する。
また、その測角値偏差が所定値より小さければ、目標方向θTから1°ずれている方向を目標近傍方向(θT±1°)に決定する。
ここでは、目標近傍方向をθT±1°やθT±2°等に決定しているが、これは一例に過ぎず、他の方向に決定してもよいことは言うまでもない。
上記実施の形態1〜3では、クラッタ抑圧処理部4が目標に関する観測データa1(θT)とクラッタに関する観測データa1(θc)から、クラッタの抑圧処理に用いるクラッタ抑圧係数w1を算出し、クラッタ抑圧処理部5が目標に関する観測データa2(θT)とクラッタに関する観測データa2(θc)から、クラッタの抑圧処理に用いるクラッタ抑圧係数w2を算出するものを示したが、クラッタに関する観測データa1(θc),a2(θc)の観測精度(クラッタ方向θcを示す角度の観測精度)が低い場合がある。
クラッタに関する観測データa1(θc),a2(θc)の観測精度が低い場合、クラッタの抑圧処理に用いるクラッタ抑圧係数w1,w2の算出精度も低下して、クラッタ抑圧処理の精度も低下することが予想される。
クラッタ抑圧処理部4は、クラッタに関する観測データa1(θc)の観測精度を示す指標として、例えば、観測装置の姿勢θ0から算出されるクラッタの広がりを使用し、そのクラッタの広がりからクラッタ抑圧係数w1の算出に用いるクラッタ近傍方向θc’を決定する。
例えば、クラッタの広がりが所定値であれば、クラッタ方向θcから2°ずれている方向をクラッタ近傍方向(θc±2°)に決定し、クラッタの広がりが所定値より大きければ、クラッタ方向θcから3°ずれている方向をクラッタ近傍方向(θc±3°)に決定する。
また、クラッタの広がりが所定値より小さければ、クラッタ方向θcから1°ずれている方向をクラッタ近傍方向(θc±1°)に決定する。
ここでは、クラッタ近傍方向をθc±1°やθc±2°等に決定しているが、これは一例に過ぎず、他の方向に決定してもよいことは言うまでもない。
クラッタ抑圧処理部4は、クラッタ近傍方向θc’の観測データa1(θc’)を算出すると、下記の式(11)に示すように、クラッタに関する観測データa1(θc)と、クラッタ近傍方向θc’の観測データa1(θc’)と、目標に関する観測データa1(θT)とから、クラッタの抑圧処理に用いるクラッタ抑圧係数w1を算出する。
クラッタ抑圧処理部5は、クラッタ近傍方向θc’の観測データa2(θc’)を算出すると、下記の式(12)に示すように、クラッタに関する観測データa2(θc)と、クラッタ近傍方向θc’の観測データa2(θc’)と、目標に関する観測データa2(θT)とから、クラッタの抑圧処理に用いるクラッタ抑圧係数w2を算出する。
上記実施の形態4では、目標近傍方向θT’の観測データa1(θT’),a2(θT’)を用いて、クラッタ抑圧係数w1,w2を算出し、上記実施の形態5では、クラッタ近傍方向θc’の観測データa1(θc’),a2(θc’)を用いて、クラッタ抑圧係数w1,w2を算出するものを示したが、下記の式(13)(14)に示すように、目標近傍方向θT’の観測データa1(θT’),a2(θT’)及びクラッタ近傍方向θc’の観測データa1(θc’),a2(θc’)を用いて、クラッタ抑圧係数w1,w2を算出するようにしてもよい。
Claims (14)
- 複数のアンテナ素子から構成されているアレーアンテナと、
目標に関する観測データとクラッタに関する観測データから、上記クラッタの抑圧処理に用いるクラッタ抑圧係数を算出し、上記アレーアンテナの観測データに対して上記クラッタ抑圧係数を乗算するクラッタ抑圧手段と、
上記クラッタ抑圧手段によりクラッタ抑圧係数が乗算されたアレーアンテナの観測データから目標が存在している方向を測角する目標測角手段と
を備えた目標測角装置。 - クラッタ抑圧手段は、目標に関する観測データとクラッタに関する観測データから、上記クラッタの抑圧処理に用いるクラッタ抑圧係数を算出し、アレーアンテナを構成している複数のアンテナ素子のうち、第1のグループに属しているアンテナ素子の観測データに対して上記クラッタ抑圧係数を乗算する第1のクラッタ抑圧処理部と、目標に関する観測データとクラッタに関する観測データから、上記クラッタの抑圧処理に用いるクラッタ抑圧係数を算出し、上記アレーアンテナを構成している複数のアンテナ素子のうち、第2のグループに属しているアンテナ素子の観測データに対して上記クラッタ抑圧係数を乗算する第2のクラッタ抑圧処理部とから構成されており、
目標測角手段は、上記第1のクラッタ抑圧処理部によりクラッタ抑圧係数が乗算された第1のグループに属しているアンテナ素子の観測データと、上記第2のクラッタ抑圧処理部によりクラッタ抑圧係数が乗算された第2のグループに属しているアンテナ素子の観測データとの位相差から、目標が存在している方向を測角する
ことを特徴とする請求項1記載の目標測角装置。 - 目標測角手段の測角結果を用いて、目標を追尾する目標追尾手段を備えたことを特徴とする請求項1または請求項2記載の目標測角装置。
- クラッタ抑圧手段は、目標及びクラッタを観測している観測装置から、目標に関する観測データとクラッタに関する観測データを取得することを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載の目標測角装置。
- クラッタ抑圧手段は、目標測角手段による前回の測角結果を目標に関する観測データとして取得することを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載の目標測角装置。
- クラッタ抑圧手段は、目標測角手段による前回の測角処理で、目標が存在している方向を測角する際に測角されたクラッタが存在している方向をクラッタに関する観測データとして取得することを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載の目標測角装置。
- クラッタ抑圧手段は、目標追尾手段による前回の追尾結果を目標に関する観測データとして取得することを特徴とする請求項3記載の目標測角装置。
- クラッタ抑圧手段は、目標追尾手段による前回の追尾処理で、目標を追尾する際に追尾されたクラッタが存在している方向をクラッタに関する観測データとして取得することを特徴とする請求項3記載の目標測角装置。
- クラッタ抑圧手段は、目標に関する観測データの観測精度に基づいて、クラッタ抑圧係数の算出に用いる目標近傍方向を決定して、上記観測データから上記目標近傍方向の観測データを算出し、目標に関する観測データと一緒に、上記目標近傍方向の観測データを用いて、クラッタ抑圧係数を算出することを特徴とする請求項1から請求項8のうちのいずれか1項記載の目標測角装置。
- クラッタ抑圧手段は、目標に関する観測データの観測精度を示す指標として、アレーアンテナの検出ビーム幅を使用し、上記検出ビーム幅からクラッタ抑圧係数の算出に用いる目標近傍方向を決定することを特徴とする請求項9記載の目標測角装置。
- クラッタ抑圧手段は、目標に関する観測データの観測精度を示す指標として、目標測角手段の測角結果の誤差である測角値偏差を使用し、上記測角値偏差からクラッタ抑圧係数の算出に用いる目標近傍方向を決定することを特徴とする請求項9記載の目標測角装置。
- クラッタ抑圧手段は、クラッタに関する観測データの観測精度に基づいて、クラッタ抑圧係数の算出に用いるクラッタ近傍方向を決定して、上記観測データから上記クラッタ近傍方向の観測データを算出し、クラッタに関する観測データと一緒に、上記クラッタ近傍方向の観測データを用いて、クラッタ抑圧係数を算出することを特徴とする請求項1から請求項11のうちのいずれか1項記載の目標測角装置。
- クラッタ抑圧手段は、クラッタに関する観測データの観測精度を示す指標として、上記観測データを観測している観測装置の姿勢から算出されるクラッタの広がりを使用し、上記クラッタの広がりからクラッタ抑圧係数の算出に用いるクラッタ近傍方向を決定することを特徴とする請求項12記載の目標測角装置。
- クラッタ抑圧手段は、クラッタに関する観測データと一緒に、アレーアンテナにおけるサイドローブ方向の観測データを用いて、クラッタ抑圧係数を算出することを特徴とする請求項1から請求項11のうちのいずれか1項記載の目標測角装置。
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