JP2015055573A

JP2015055573A - レーダ装置

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Publication number: JP2015055573A
Application number: JP2013189704A
Authority: JP
Inventors: 隆之中村; Takayuki Nakamura
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2013-09-12
Filing date: 2013-09-12
Publication date: 2015-03-23

Abstract

【課題】効率とレーダ探知性能とを向上させて物体を捜索するレーダ装置を提供することである。
【解決手段】実施形態であるレーダ装置は、方向指定部と第１時間決定部と第２時間決定部と送信部と受信部とを備える。方向指定部は、送信パルス信号の出射方向を指定する。第１時間決定部は、第１送信パルス幅とこのパルス幅に対し所定のデューティ比となる第１送信繰り返し周期とを決定する。第２時間決定部は、第１送信繰り返し周期および第１送信パルス幅の両時間に前記のデューティ比を乗じて得られる時間以上の第２送信パルス幅とこのパルス幅に対し前記のデューティ比となる第２送信繰り返し周期とを決定する。送信部は、第１送信パルス幅と第１送信繰り返し周期とを有する第１送信パルス信号、第２送信パルス幅と第２送信繰り返し周期とを有する第２送信パルス信号を送信する。受信部は、物体により反射された反射パルス信号を受信する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、レーダ装置に関する。

目標物体の種類に応じてビームスケジュールを選択し、この選択したビームスケジュールに基づき送信ビームを形成して送信する一方、目標物体からの反射波を受信するレーダ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

一般に、追跡レーダ装置は、目標物体（例えば、飛翔物体）を捜索する捜索手段と、捜索手段によって検知されたオブジェクトが目標物体であるか否かを判定する検定手段と、検定手段によって目標物体であると判定されたオブジェクトを、専用ビームを用いて追跡する追跡手段とを備えている。これらの手段のうち捜索手段については、最大探知距離（処理距離）の測距を満足するように送信繰り返し周波数が決定された低ＰＲＦ（ＬｏｗＰｕｌｓｅＲｅｐｅｔｉｔｉｏｎＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）方式が適用されている。捜索手段は、空中の広い捜索範囲において目標物体を捜索するため、送信パルス信号である送信ビーム波のビームポジションの走査を行う。また、捜索手段は、クラッタ抑圧を目的として、ビームポジションあたり複数の送信パルスを有する送信パルス信号を送信する。

追跡レーダ装置では、高い追跡精度が要求される。よって、追跡レーダ装置は、送信ビーム波のビーム幅を狭く、言い換えると空中線の開口面積を大きくして送信パルス信号を送信する。ビーム幅を狭くするほど空中線利得は大きくなり、また、クラッタ抑圧のために送信パルス数を所定数確保することから、周知のレーダ方程式によれば、レーダの探知性能を一定とした場合、送信パルス幅は狭くてよいこととなる。つまり、送信パルス信号の送信繰り返し周期は、処理距離によって決まり、また、送信パルス幅は、一定の探知性能を満足するためには、狭くなる傾向となる。

一方、追跡レーダ装置には、一般に、アクティブフェーズドアレイ空中線が用いられる。この空中線の送信素子について、性能低下および素子破壊を防ぐために、自発熱による当該送信素子の温度上昇を抑える必要がある。そこで、追跡レーダ装置では、送信素子の冷却性能および送信効率の向上を実現するため、送信パルス信号のデューティ比の上限を定めている。よって、このデューティ比の上限に合致したデューティ比を有する送信パルス信号を送信することが、追跡レーダ装置のレーダ探知性能を十分に発揮することとなる。

特開２００１−２６４４１６号公報

しかし、送信パルス信号の送信繰り返し周期を処理距離によって決定し、一定の探知性能を満足させるために送信パルス幅を狭くした場合、これらの条件で形成される送信パルス信号は、追跡レーダ装置のレーダ探知性能を十分に発揮するものではない。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、効率とレーダ探知性能とを向上させて物体を捜索するレーダ装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、本発明の実施形態であるレーダ装置は、方向指定部と、第１時間決定部と、第２時間決定部と、送信部と、受信部とを備える。方向指定部は、ビームポジションに対する送信パルス信号の出射方向を指定する。第１時間決定部は、前記方向指定部が指定する出射方向に応じて、前記ビームポジションに対応する第１送信パルス幅と前記第１送信パルス幅に対し所定のデューティ比となる第１送信繰り返し周期とを決定する。第２時間決定部は、前記出射方向に応じて、前記第１送信繰り返し周期および前記第１送信パルス幅の両時間に前記デューティ比を乗じて得られる時間以上の第２送信パルス幅と前記第２送信パルス幅に対し前記デューティ比となる第２送信繰り返し周期とを決定する。送信部は、前記第１時間決定部が決定した前記第１送信パルス幅と前記第１送信繰り返し周期とを有する第１送信パルス信号を前記出射方向に送信し、前記第２時間決定部が決定した前記第２送信パルス幅と前記第２送信繰り返し周期とを有する第２送信パルス信号を、前記出射方向に送信する。受信部は、前記送信部が送信した前記第１送信パルス信号または前記第２送信パルス信号いずれかに応じて物体により反射された反射パルス信号を受信する。

第１実施形態であるレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。同実施形態において、レーダ装置１が捜索する空中の捜索範囲を模式的に表した図である。同実施形態において、第１記憶部に記憶される第１ビームスケジュールテーブルのデータ構成の例を示す図である。同実施形態において、第２記憶部に記憶される第２ビームスケジュールテーブルのデータ構成の例を示す図である。同実施形態において、レーダ装置における捜索制御部が生成する送信パルス信号と、従来の低ＰＲＦ信号とを示したタイミング図である。同実施形態において、捜索制御部が捜索範囲内を走査し、送信パルス信号を送信させる処理手順を示すフローチャートである。第２実施形態であるレーダ装置における捜索制御部が捜索範囲内を走査し、送信パルス信号を送信させる処理手順を示すフローチャートである。

以下、実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
第１実施形態であるレーダ装置が捜索し追跡する物体（目標物体、ターゲット）は、例えば、飛翔物体である。
図１は、第１実施形態であるレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、レーダ装置１は、空中線１０（アンテナ）と、送受信切替機２０と、送信機３０と、受信機４０と、レーダ制御機５０とを備える。

送受信切替機２０は、空中線１０に対する送信または受信いずれかの指向を切り替える。具体的に、送受信切替機２０は、送信機３０が供給する送信信号を取り込み、この送信信号を空中線１０から電波として空中に出射（送信）させる。また、送受信切替機２０は、到来した電波を受信した空中線１０から得られる受信信号を取り込み、この受信信号を受信機４０に供給する。

空中線１０および送受信切替機２０は、例えば、アクティブフェーズドアレイ（ＡｃｔｉｖｅＰｈａｓｅｄＡｒｒａｙ）方式のレーダアンテナにより実現される。この場合、空中線１０は、出射する送信ビーム波の主軸の方向（出射方向）の指定をレーダ制御機５０から受け、その出射方向に送信ビーム波を出射する。また、空中線１０は、入射する電波の主軸の方向（入射方向）の指定をレーダ制御機５０から受け、その入射方向からの電波を受信する。

送信機３０は、レーダ制御機５０が供給するベースバンドの送信パルス信号を変調し、変調後の送信パルス信号を、送信信号として送受信切替機２０に供給する。
受信機４０は、送受信切替機２０が供給する受信信号を取り込み、この受信信号を復調して、復調により得た信号をレーダ制御機５０に供給する。
なお、送信機３０と、送信側に切り替えられた送受信切替機２０と、空中線１０とは、送信部に含まれる。また、空中線１０と、受信側に切り替えられた送受信切替機２０と、受信機４０とは、受信部に含まれる。

次に、レーダ制御機５０の構成について説明する。
図１に示すように、レーダ制御機５０は、捜索制御部５１と、検定制御部５２と、追跡制御部５３とを備える。
捜索制御部５１は、空中の捜索範囲内から物体を捜索する機能を実現する。具体的に、捜索制御部５１は、捜索範囲内の各ビームポジションに対する送信パルス信号を生成し、この送信パルス信号を送信部から電波として送信させる。そして、捜索制御部５１は、受信部から得られる信号を取得し、この取得した信号と送信パルス信号とに基づいて、物体のレーダ装置１に対する方向および距離を求める。捜索制御部５１が捜索を行った結果、検出した情報をオブジェクトと呼ぶ。

次に、捜索制御部５１の構成について説明する。
図１に示すように、捜索制御部５１は、方向指定部５１０と、第１時間決定部５２０と、第２時間決定部５３０とを備える。

方向指定部５１０は、空中線１０が送信する送信ビーム波の出射方向を、空中線１０に対して指定するとともに、第１時間決定部５２０および第２時間決定部５３０に対して指定する。具体的に、方向指定部５１０は、捜索範囲内でビームポジションをずらす走査を行うことによって、各ビームポジションに対する出射方向を、空中線１０と第１時間決定部５２０と第２時間決定部５３０とに対して指定する。出射方向は、例えば、方位角（水平面における基準方位に対する角度）と仰角（水平面に対する上向きの角度および水平面と平行な角度（０度））または俯角（水平面に対する下向きの角度）とによって表される。捜索範囲内の走査方法については、その具体例を後述する。

第１時間決定部５２０は、方向指定部５１０が指定する出射方向に応じて、捜索範囲内のビームポジションに対応する第１送信パルス幅とこの第１送信パルス幅に対し所定のデューティ比となる第１送信繰り返し周期とを決定する。そして、第１時間決定部５２０は、第１送信パルス幅と第１送信繰り返し周期とを有する第１送信パルス信号を生成し、この第１送信パルス信号を送信機３０に供給する（第１のビームスケジューリング）。

ここで、第１時間決定部５２０による、出射方向に応じた第１送信パルス幅と第１送信繰り返し周期との決定方法について説明する。捜索範囲内の１回の走査にかかる時間を捜索時間とした場合、レーダ装置１における捜索時間はできるだけ短い方が望ましい。捜索範囲内のビームポジション数を少なく、また、ビームポジションあたりの送信パルス数を少なくすると、捜索時間は短くなる。一方、レーダ装置１には、物体の高い追跡精度が求められる。一般に、追跡精度を高めるためには、送信ビーム波のビーム幅をより狭くする方法がとられる。ビーム幅を狭くすると空中線利得が大きくなるため、空中線１０の開口面積は広くなる。しかし、ビーム幅を狭くすると捜索範囲内でのビームポジション数が増大するため、捜索時間の増大につながる。すなわち、捜索時間と追跡精度とはトレードオフの関係にある。

また、レーダ装置１のレーダ制御機５０は、クラッタ（Ｃｌｕｔｔｅｒ）を抑圧するために、例えば、受信パルス信号に対してＭＴＩ（ＭｏｖｉｎｇＴａｒｇｅｔＩｎｄｉｃａｔｏｒ）およびＦＦＴ（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）の処理を実行する。クラッタとは、送信ビーム波が海面や雨滴等によって反射されることによって発生する不要電波のことである。これらの信号処理を実行するため、送信パルス信号は複数の送信パルスを含んでいる。よって、送信パルス数を多くするとクラッタ抑圧の効果は高まる一方、捜索時間の増大につながる。

下記の式（１）にレーダの探知性能であるＳ／Ｎ比を表すレーダ方程式を示す。ただし、式（１）において、Ｐ_ｔは送信尖頭電力、Ｇ_ｔは送信空中線利得、Ｇ_ｒは受信空中線利得、τは送信パルス幅、λは電波の波長、Ｇ_ｐは送信パルス数、σは目標物体の有効反射面積、Ｒは目標距離、ｋはボルツマン定数、Ｔは気温、ＮＦは雑音指数、Ｌは損失を表す。

式（１）によれば、レーダ装置１において、追跡精度を向上させるために空中線１０の開口面積を広く、すなわち送信空中線利得Ｇ_ｔおよび受信空中線利得Ｇ_ｒを大きくし、クラッタ抑圧のためにビームポジションあたりの送信パルス数Ｇ_ｐを大きくした場合、式（１）によるＳ／Ｎ比を一定とする条件において、送信パルス幅τは狭く（小さく）することができる。

一方、アクティブフェーズドアレイ方式のレーダアンテナにおける空中線１０を構成する送信素子について、性能低下および素子破壊を防ぐために、自発熱による当該送信素子の温度上昇を抑える必要がある。よって、レーダ装置１では、空中線１０の送信素子の冷却性能および送信効率を高く保つため、送信パルス信号のデューティ比（送信デューティ比）の上限を定めている。よって、レーダ装置１は、送信デューティ比の上限に合致したデューティ比を有する送信パルス信号を送信することが、当該レーダ装置１のレーダ探知性能を十分に発揮させる（レーダのパフォーマンスを良好に発揮させる）こととなる。

そこで、第１時間決定部５２０は、捜索範囲内の各ビームポジションに対する出射方向（例えば、方位角、および、仰角または俯角）に対応して、当該ビームポジションに対して式（１）によるレーダの探知性能を満足する第１送信パルス幅を示す第１送信パルス幅情報と、第１送信パルス幅に対しあらかじめ決められた送信デューティ比となる第１送信繰り返し周期を示す第１送信繰り返し周期情報とを関連付けた第１ビームスケジュールテーブルを記憶する第１記憶部５２１を備える。そして、第1時間決定部５２０は、方向指定部５１０が指定する出射方向に応じて、その出射方向にそれぞれ対応する第１送信パルス幅情報と第１送信繰り返し周期情報とを、第１記憶部５２１の第１ビームスケジュールテーブルから読み出す。

第１時間決定部５２０が第１記憶部５２１を備えることにより、第１時間決定部５２０は、出射方向に応じて、第１送信パルス幅および第１送信繰り返し周期を第１ビームスケジュールテーブルから読み出すという簡易な処理によって第１ビームスケジュールを決定することができ、構成（回路）を簡素化することができる。

第２時間決定部５３０は、方向指定部５１０が指定する出射方向に応じて、第１時間決定部５２０が決定した第１送信繰り返し周期および第１送信パルス幅の両時間にあらかじめ決められた前記の送信デューティ比を乗じて得られる時間以上の第２送信パルス幅と、この第２送信パルス幅に対し前記の送信デューティ比となる第２送信繰り返し周期とを決定する。そして、第２時間決定部５３０は、第２送信パルス幅と第２送信繰り返し周期とを有する第２送信パルス信号を生成し、この第２送信パルス信号を送信機３０に供給する（第２のビームスケジューリング）。

ここで、第２時間決定部５３０による、出射方向に応じた第２送信パルス幅と第２送信繰り返し周期との決定方法について説明する。第１時間決定部５２０が決定する第１送信繰り返し周期は、最大探知距離（処理距離）に基づく周期ではないため、捜索範囲内に存在する物体であっても検出できない距離が生じ得る。つまり、レンジアンビギュイティ（ｒａｎｇｅａｍｂｉｇｕｉｔｙ）が発生する。

そこで、第２時間決定部５３０は、捜索範囲内の各ビームポジションに対する出射方向（例えば、方位角、および、仰角または俯角）に対応して、第１時間決定部５２０が決定した第１送信繰り返し周期および第１送信パルス幅の両時間にあらかじめ決められた前記の送信デューティ比を乗じて得られる時間以上の第２送信パルス幅を示す第２送信パルス幅情報と、この第２送信パルス幅に対し前記の送信デューティ比となる第２送信繰り返し周期を示す第２送信繰り返し周期情報とを関連付けた第２ビームスケジュールテーブルを記憶する第２記憶部５３１を備える。そして、第２時間決定部５３０は、方向指定部５１０が指定する出射方向に応じて、その出射方向にそれぞれ対応する第２送信パルス幅情報と第２送信繰り返し周期情報とを第２記憶部５３１の第２ビームスケジュールテーブルから読み出す。

第２時間決定部５３０が第２記憶部５３１を備えることにより、第２時間決定部５３０は、出射方向に応じて、第２送信パルス幅および第２送信繰り返し周期を第２ビームスケジュールテーブルから読み出すという簡易な処理によって第２ビームスケジュールを決定することができ、構成（回路）を簡素化することができる。

送信機３０と、送信側に切り替えられた送受信切替機２０と、空中線１０とを含む送信部は、ビームポジションごとに、第１時間決定部５２０が決定した第１送信パルス幅と第１送信繰り返し周期とを有する第１送信パルス信号を、方向指定部５１０が指定した出射方向に出射し、さらに、ビームポジションごとに、第２時間決定部５３０が決定した第２送信パルス幅と第２送信繰り返し周期とを有する第２送信パルス信号を、前記の出射方向に出射する。

また、空中線１０と、受信側に切り替えられた送受信切替機２０と、受信機４０とを含む受信部は、送信部が送信した第１送信パルス信号または第２送信パルス信号いずれかに応じて物体により反射された反射パルス信号を受信する。

検定制御部５２は、捜索制御部５１がオブジェクトを検出した場合、そのオブジェクトが目標物体であるか否かを判定する機能を実現する。具体的に、検定制御部５２は、捜索制御部５１がオブジェクトを検出した場合、当該オブジェクトに対応する方向に低ＰＲＦ（ＬｏｗＰｕｌｓｅＲｅｐｅｔｉｔｉｏｎＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）方式によるレーダ探知を行い、オブジェクトが目標物体であるか否かを判定する。低ＰＲＦとは、反射波に基づく物体の検出において、周波数アンビギュイティは発生するが、レンジアンビギュイティは発生しないＰＲＦのことである。
検定制御部５２によってオブジェクトが目標物体であると判定された場合、追跡制御部５３は、そのオブジェクトに対応する実際の物体を、送信ビーム波を用いて追跡する機能を実現する。

次に、レーダ装置１による、捜索範囲内の走査方法について説明する。
図２は、レーダ装置１が捜索する空中の捜索範囲を模式的に表した図である。同図において、Ａは、レーダ装置１における空中線１０が存在する場所の位置を示す。Ｓは、レーダ装置１についての、位置Ａに対する概略の捜索範囲である。この捜索範囲Ｓは、例えば、位置Ａを中心とした球面の一部の範囲であり、ビームポジションａ、ビームポジションｂ、ビームポジションｃ、およびビームポジションｄを四隅とする、多数配列されたビームポジションを含んでいる。同図において、Ｂは、レーダ装置１における空中線１０が位置Ａから出射した一送信ビーム波である。Ｐは、捜索範囲Ｓにおける送信ビーム波Ｂによる捜索範囲Ｓ内のビームポジションである。

レーダ装置１における方向指定部５１０は、図２の捜索範囲Ｓ内でビームポジションをずらす走査を行う。例えば、同図の捜索範囲Ｓにおいて、ビームポジションａからビームポジションｂに向かう方向を順方向としたとき、方向指定部５１０は、ビームポジションａからビームポジションｂまで順方向に順次走査した後、ビームポジションを一つ分下方にずらして逆方向に順次走査する往復走査を、捜索範囲Ｓ全面にわたって行う。

または、例えば、方向指定部５１０は、ビームポジションａからビームポジションｂまで順方向に順次走査した後、ビームポジションをビームポジションａの一つ分下方にずらして順方向に順次走査する繰り返し走査を、捜索範囲Ｓ全面にわたって行う。

または、例えば、ビームポジションａからビームポジションｃに向かう方向を順方向としたとき、方向指定部５１０は、ビームポジションａからビームポジションｃまで順方向に順次走査した後、ビームポジションを一つ分右にずらして逆方向に順次走査する往復走査を、捜索範囲Ｓ全面にわたって行う。

または、例えば、方向指定部５１０は、ビームポジションａからビームポジションｃまで順方向に順次走査した後、ビームポジションをビームポジションａの一つ分右にずらして順方向に順次走査する繰り返し走査を、捜索範囲Ｓ全面にわたって行う。

なお、隣り合うビームポジションは、部分的に重複していてもよく、重複していなくてもよい。また、図２の捜索範囲Ｓ内の走査方法は、上記の例に限られない。

次に、第１時間決定部５２０の第１記憶部５２１に記憶されるデータについて説明する。
図３は、第１記憶部５２１に記憶される第１ビームスケジュールテーブルのデータ構成の例を示す図である。同図に示すように、第１ビームスケジュールテーブルは、ビームポジションごとに、方向情報と、第１送信パルス幅情報と、第１送信繰り返し周期情報とを関連付けて含む。同図における第１ビームスケジュールテーブルは、方位角が１５度、仰角が６０度である出射方向について、第１送信パルス幅情報“τ_１ａ”と第１送信繰り返し周期情報“Ｔ_１ａ”とを関連付けて格納している。また、第１ビームスケジュールテーブルは、方位角が１８度、仰角が６０度である出射方向について、第１送信パルス幅情報“τ_１ｂ”と第１送信繰り返し周期情報“Ｔ_１ｂ”とを関連付けて格納している。また、第１ビームスケジュールテーブルは、方位角が２１度、仰角が６０度である出射方向について、第１送信パルス幅情報“τ_１ｃ”と第１送信繰り返し周期情報“Ｔ_１ｃ”とを関連付けて格納している。

図４は、第２記憶部５３１に記憶される第２ビームスケジュールテーブルのデータ構成の例を示す図である。同図に示すように、第２ビームスケジュールテーブルは、ビームポジションごとに、方向情報と、第２送信パルス幅情報と、第２送信繰り返し周期情報とを関連付けて含む。同図における第２ビームスケジュールテーブルは、方位角が１５度、仰角が６０度である出射方向について、第２送信パルス幅情報“τ_２ａ”と第２送信繰り返し周期情報“Ｔ_２ａ”とを関連付けて格納している。また、第２ビームスケジュールテーブルは、方位角が１８度、仰角が６０度である出射方向について、第２送信パルス幅情報“τ_２ｂ”と第２送信繰り返し周期情報“Ｔ_２ｂ”とを関連付けて格納している。また、第２ビームスケジュールテーブルは、方位角が２１度、仰角が６０度である出射方向について、第２送信パルス幅情報“τ_２ｃ”と第２送信繰り返し周期情報“Ｔ_２ｃ”とを関連付けて格納している。

次に、レーダ装置１における捜索制御部５１が生成する送信パルス信号のタイミングについて説明する。
図５は、レーダ装置１における捜索制御部５１が生成する送信パルス信号と、従来の低ＰＲＦ信号とを示したタイミング図である。同図における最上段の信号は、従来用いられている低ＰＲＦ方式による送信パルス信号（低ＰＲＦ信号）である。低ＰＲＦ信号において、τ_１は、処理距離やレーダ探知性能から決まる送信パルス幅である。Ｔ_Ｒは、処理距離により決まる送信繰り返し周期（ＰＲＩ；ＰｕｌｓｅＲｅｐｅｔｉｔｉｏｎＩｎｔｅｒｖａｌ）である。低ＰＲＦ信号の周期が処理距離に基づいて決まるため、低ＰＲＦ信号のデューティ比は、送信素子の冷却性能および送信効率を高く保つための送信デューティ比の上限に至っていない場合があり得る。同図は、上限に至っていない場合の図である。

図５における中段の信号は、捜索制御部５１が生成する第１送信パルス信号である。第１送信パルス信号において、τ_１は、処理距離やレーダ探知性能から決まる第１送信パルス幅である。Ｔ_１は、第１送信パルス幅τ_１に対して、送信素子の冷却性能および送信効率を高く保つための送信デューティ比の上限値となる第１送信繰り返し周期である。第１送信パルス信号の第１送信繰り返し周期Ｔ_１は、低ＰＲＦ信号の送信繰り返し周期Ｔ_Ｒよりも短い。よって、第１送信パルス信号では、物体を検知できない距離に相当する距離ブラインド時間ｔ_Ｂが生ずる。すなわち、第１送信パルス信号には、レンジアンビギュイティが発生する。

図５における最下段の信号は、捜索制御部５１が生成する第２送信パルス信号である。第２送信パルス信号において、τ_２は第２送信パルス幅であり、Ｔ_２は第２送信繰り返し周期である。第２送信繰り返し周期Ｔ_２は、少なくとも距離ブラインド時間ｔ_Ｂをカバーする時間であり、且つ、処理距離により決まる送信繰り返し周期Ｔ_Ｒ以下である。すなわち、第２送信繰り返し周期Ｔ_２は、下記の式（２）のように表される。

上記の送信デューティ比の上限値をＤとすると、上限値Ｄは、下記の式（３）のように表される。

よって、第２送信パルス信号における第２送信パルス幅τ_２の範囲は、式（２）および式（３）により、下記の式（４）のように表される。

式（４）によれば、第２送信パルス幅τ_２は、第１送信パルス幅τ_１に対して少なくとも（（Ｔ_１＋τ_１）／Ｔ₁）倍の幅を有する。

図５に示したように、レーダ装置１は、捜索制御部５１が生成する第１送信パルス信号を第１送信ビーム波として出射し、さらに第２送信パルス信号を第２送信ビーム波として出射することにより、空中線１０における送信素子の冷却性能および送信効率を高く保つとともに、レーダ探知性能を十分に発揮させることができる。

次に、第１実施形態であるレーダ装置１における捜索制御部５１による送信パルス信号の送信に係る動作について説明する。
図６は、捜索制御部５１が捜索範囲内を走査し、送信パルス信号を送信させる処理手順を示すフローチャートである。本フローチャートは、捜索範囲内を２回走査する処理（２回走査で１単位）のみを示している。

ステップＳ１において、方向指定部５１０は、捜索範囲内の一つのビームポジションに対する出射方向を、空中線１０に対して指定するとともに、第１時間決定部５２０に指定する。具体的に、方向指定部５１０は、最初のステップＳ１の処理においては、ビームポジションの初期位置に対する射出方向を指定する。また、方向指定部５１０は、後述するステップＳ４から移行された場合のステップＳ１の処理においては、現在位置からビームポジションを一つずらした位置に対する射出方向を指定する。

次に、ステップＳ２において、第１時間決定部５２０は、方向指定部５１０が指定する出射方向に応じて、第１ビームスケジューリングテーブルにより捜索範囲内のビームポジションに対応する第１送信パルス幅とこの第１送信パルス幅に対し所定のデューティ比となる第１送信繰り返し周期とが決まる。次に、第１時間決定部５２０は、第１送信パルス幅と第１送信繰り返し周期とを有する第１送信パルス信号を生成し、この第１送信パルス信号を送信機３０に供給する。

次に、ステップＳ３において、送信機３０と、送信側に切り替えられた送受信切替機２０と、空中線１０とを含む送信部は、第１時間決定部５２０が決定した第１送信パルス幅と第１送信繰り返し周期とを有する第１送信パルス信号を、方向指定部５１０が指定した出射方向に出射する。

次に、ステップＳ４において、捜索制御部５１は、捜索範囲内の走査が完了したか否かを判定し、完了していない場合（ステップＳ４：ＮＯ）はステップＳ１の処理に戻し、完了した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）はステップＳ５の処理に移す。

ステップＳ５において、方向指定部５１０は、捜索範囲内の一つのビームポジションに対する出射方向を、空中線１０に対して指定するとともに、第２時間決定部５３０に指定する。具体的に、方向指定部５１０は、最初のステップＳ５の処理においては、ビームポジションの初期位置に対する射出方向を指定する。また、方向指定部５１０は、後述するステップＳ８から移行された場合のステップＳ５の処理においては、現在位置からビームポジションを一つずらした位置に対する射出方向を指定する。

次に、ステップＳ６において、第２時間決定部５３０は、方向指定部５１０が指定する出射方向に応じて、第２ビームスケジューリングテーブルにより第１時間決定部５２０が決定した第１送信繰り返し周期および第１送信パルス幅の両時間にあらかじめ決められた前記の送信デューティ比を乗じて得られる時間以上の第２送信パルス幅と、この第２送信パルス幅に対し前記の送信デューティ比となる第２送信繰り返し周期とが決まる。次に、第２時間決定部５３０は、第２送信パルス幅と第２送信繰り返し周期とを有する第２送信パルス信号を生成し、この第２送信パルス信号を送信機３０に供給する。

次に、ステップＳ７において、送信機３０と、送信側に切り替えられた送受信切替機２０と、空中線１０とを含む送信部は、第２時間決定部５３０が決定した第２送信パルス幅と第２送信繰り返し周期とを有する第２送信パルス信号を、方向指定部５１０が指定した出射方向に出射する。

次に、ステップＳ８において、捜索制御部５１は、捜索範囲内の走査が完了したか否かを判定し、完了していない場合（ステップＳ８：ＮＯ）はステップＳ５の処理に戻し、完了した場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）は本フローチャートの処理を終了させる。

つまり、本実施形態において、方向指定部５１０は、捜索範囲内でビームポジションをずらす走査を行うことによって、各ビームポジションに対する出射方向を指定する。そして、送信部は、捜索範囲内の各ビームポジションに対する出射方向に、出射方向に対応する第１送信パルス信号を送信し、さらに、前記の捜索範囲内の各ビームポジションに対する出射方向に、出射方向に対応する第２送信パルス信号を送信する。

上述したように、第１実施形態であるレーダ装置は、ビームポジションに対する送信パルス信号の出射方向を指定する方向指定部を備える。また、そのレーダ装置は、方向指定部が指定する出射方向に応じて、ビームポジションに対応する第１送信パルス幅とこの第１送信パルス幅に対し所定のデューティ比となる第１送信繰り返し周期とを決定する第１時間決定部を備える。また、そのレーダ装置は、出射方向に応じて、第１送信繰り返し周期および第１送信パルス幅の両時間に前記のデューティ比を乗じて得られる時間以上の第２送信パルス幅とこの第２送信パルス幅に対し前記のデューティ比となる第２送信繰り返し周期とを決定する第２時間決定部を備える。また、そのレーダ装置は、第１時間決定部が決定した第１送信パルス幅と第１送信繰り返し周期とを有する第１送信パルス信号を出射方向に送信し、第２時間決定部が決定した第２送信パルス幅と第２送信繰り返し周期とを有する第２送信パルス信号を、出射方向に送信する送信部を備える。また、そのレーダ装置は、送信部が送信した第１送信パルス信号または第２送信パルス信号いずれかに応じて物体により反射された反射パルス信号を受信する受信部を備える。

このように構成したことにより、第１実施形態であるレーダ装置は、レーダ探知性能を満足する第１送信パルス幅と、この第１送信パルス幅に対して送信素子の冷却性能および送信効率を高く保つことができる送信デューティ比となる第１送信繰り返し周期とを有する第１送信パルス信号を、送信ビーム波として出射する。これにより、第１実施形態であるレーダ装置によれば、空中線１０における送信素子の冷却性能および送信効率を高く保った捜索を行うことができる。
さらに、第１実施形態であるレーダ装置は、第２送信パルス幅と第２送信繰り返し周期とを有する第２送信パルス信号を送信することにより、送信素子の冷却性能および送信効率を高く保ちつつ、第１送信パルス信号が低ＰＲＦ信号でないことにより発生するレンジアンビギュイティをカバーした捜索を行うことができる。

また、第１実施形態であるレーダ装置における方向指定部は、捜索範囲内でビームポジションをずらす走査を行うことによって、各ビームポジションに対する出射方向を指定してもよい。また、そのレーダ装置における送信部は、捜索範囲内の各ビームポジションに対する出射方向に、出射方向に対応する第１送信パルス信号を送信し、さらに、捜索範囲内の各ビームポジションに対する出射方向に、出射方向に対応する第２送信パルス信号を送信してもよい。

この構成によれば、第１実施形態であるレーダ装置は、捜索範囲内の第一回目の走査によって、空中線における送信素子の冷却性能および送信効率を高く保った状態での捜索を行い、第二回目の走査によって、第一回目の捜索において検知できなかった距離（距離ブラインド時間に相当する距離）についての捜索を行う。

以上により、第１実施形態であるレーダ装置によれば、空中線における送信素子の冷却性能および送信効率を高く保ちながら、レーダ探知性能を十分に発揮させることができる。

［第２の実施の形態］
第２実施形態であるレーダ装置では、捜索範囲内におけるビームポジションの走査方法が第１実施形態と異なる。第２実施形態におけるレーダ装置の機能構成は第１実施形態におけるレーダ装置と同一であるとし、第１実施形態と同一の構成名を用いて動作を説明する。

第２実施形態であるレーダ装置１における捜索制御部５１による送信パルス信号の送信に係る動作について説明する。
図７は、捜索制御部５１が捜索範囲内を走査し、送信パルス信号を送信させる処理手順を示すフローチャートである。本フローチャートは、捜索範囲内を１回走査する処理のみを示している。

ステップＳ２１において、方向指定部５１０は、捜索範囲内の一つのビームポジションに対する出射方向を、空中線１０に対して指定するとともに、第１時間決定部５２０および第２時間決定部５３０に指定する。具体的に、方向指定部５１０は、最初のステップＳ２１の処理においては、ビームポジションの初期位置に対する射出方向を指定する。また、方向指定部５１０は、後述するステップＳ２６から移行された場合のステップＳ２１の処理においては、現在位置からビームポジションを一つずらした位置に対する射出方向を指定する。

次に、ステップＳ２２において、第１時間決定部５２０は、方向指定部５１０が指定する出射方向に応じて、ビームポジションに対応する第１送信パルス幅とこの第１送信パルス幅に対し所定のデューティ比となる第１送信繰り返し周期とを決定する。次に、第１時間決定部５２０は、第１送信パルス幅と第１送信繰り返し周期とを有する第１送信パルス信号を生成し、この第１送信パルス信号を送信機３０に供給する。

次に、ステップＳ２３において、送信機３０と、送信側に切り替えられた送受信切替機２０と、空中線１０とを含む送信部は、第１時間決定部５２０が決定した第１送信パルス幅と第１送信繰り返し周期とを有する第１送信パルス信号を、方向指定部５１０が指定した出射方向に出射する。

次に、ステップＳ２４において、第２時間決定部５３０は、方向指定部５１０が指定する出射方向に応じて、第１時間決定部５２０が決定した第１送信繰り返し周期および第１送信パルス幅の両時間にあらかじめ決められた前記の送信デューティ比を乗じて得られる時間以上の第２送信パルス幅と、この第２送信パルス幅に対し前記の送信デューティ比となる第２送信繰り返し周期とを決定する。次に、第２時間決定部５３０は、第２送信パルス幅と第２送信繰り返し周期とを有する第２送信パルス信号を生成し、この第２送信パルス信号を送信機３０に供給する。

次に、ステップＳ２５において、送信機３０と、送信側に切り替えられた送受信切替機２０と、空中線１０とを含む送信部は、第２時間決定部５３０が決定した第２送信パルス幅と第２送信繰り返し周期とを有する第２送信パルス信号を、方向指定部５１０が指定した出射方向に出射する。

次に、ステップＳ２６において、捜索制御部５１は、捜索範囲内の走査が完了したか否かを判定し、完了していない場合（ステップＳ２６：ＮＯ）はステップＳ２１の処理に戻し、完了した場合（ステップＳ２６：ＹＥＳ）は本フローチャートの処理を終了させる。

上述したように、第２実施形態であるレーダ装置１において、方向指定部５１０は、捜索範囲内でビームポジションをずらす走査を行うことによって、各ビームポジションに対する出射方向を指定する。そして、送信部は、捜索範囲内の全ビームポジションに対する出射方向ごとに、出射方向に対応する第１送信パルス信号を送信し、出射方向に対応する第２送信パルス信号を送信する。

この構成によれば、第２実施形態であるレーダ装置は、捜索範囲内の１回の走査によって、空中線における送信素子の冷却性能および送信効率を高く保った状態での捜索と、距離ブラインド時間に相当する距離についての捜索とを行う。

以上により、第２実施形態であるレーダ装置によれば、空中線における送信素子の冷却性能および送信効率を高く保ちながら、レーダ探知性能を十分に発揮させることができる。

なお、上述した第１実施形態および第２実施形態において、第１時間決定部５２０は、第１ビームスケジュールテーブルを記憶する第１記憶部５２１を備え、方向指定部５１０が指定する出射方向に応じて、その出射方向にそれぞれ対応する第１送信パルス幅情報と第１送信繰り返し周期情報とを、第１記憶部５２１の第１ビームスケジュールテーブルから読み出すようにした。これ以外に、第１時間決定部５２０は、捜索範囲内の各ビームポジションに対する出射方向（例えば、方位角、および、仰角または俯角）に対応して、当該ビームポジションに対して式（１）によるレーダの探知性能を満足する第１送信パルス幅を計算することによって決定し、この第１送信パルス幅に対しあらかじめ決められた送信デューティ比となる第１送信繰り返し周期を計算することによって決定してもよい。
このように構成することによって、メモリ領域の削減を図ることができる。

また、第１実施形態および第２実施形態において、第２時間決定部５３０は、第２ビームスケジュールテーブルを記憶する第２記憶部５３１を備え、方向指定部５１０が指定する出射方向に応じて、その出射方向にそれぞれ対応する第２送信パルス幅情報と第２送信繰り返し周期情報とを、第２記憶部５３１の第２ビームスケジュールテーブルから読み出すようにした。これ以外に、第２時間決定部５３０は、捜索範囲内の各ビームポジションに対する出射方向（例えば、方位角、および、仰角または俯角）に対応して、第１時間決定部５２０が決定した第１送信繰り返し周期および第１送信パルス幅の両時間にあらかじめ決められた前記の送信デューティ比を乗じることによって第２送信パルス幅を決定し、この第２送信パルス幅に対し前記の送信デューティ比となる第２送信繰り返し周期を計算することによって決定してもよい。
このように構成することによって、メモリ領域の削減を図ることができる。

また、第１実施形態および第２実施形態におけるレーダ装置の一部、例えば、捜索制御部の機能をコンピュータで実現するようにしてもよい。この場合、その制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませて、このコンピュータシステムが実行することにより、当該機能を実現してもよい。なお、このコンピュータシステムとは、オペレーティング・システム（ＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ；ＯＳ）や周辺装置のハードウェアを含むものである。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、光ディスク、メモリカード等の可搬型記録媒体、コンピュータシステムに備えられる磁気ハードディスクやソリッドステートドライブ等の記憶装置のことをいう。さらに、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、インターネット等のコンピュータネットワーク、および電話回線や携帯電話網を介してプログラムを送信する場合の通信回線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、さらには、その場合のサーバ装置やクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持するものを含んでもよい。また上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせにより実現するものであってもよい。

以上述べた少なくとも一つの実施形態であるレーダ装置によれば、効率とレーダ探知性能とを向上させて物体を捜索することができる。言い換えると、少なくとも一つの実施形態であるレーダ装置によれば、レーダのパフォーマンスを良好に発揮させながら、捜索時間を効率化させることができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…空中線、２０…送受信切替機、３０…送信機、４０…受信機、５０…レーダ制御機、５１…捜索制御部、５２…検定制御部、５３…追跡制御部、５１０…方向指定部、５２０…第１時間決定部、５２１…第１記憶部、５３０…第２時間決定部、５３１…第２記憶部

Claims

ビームポジションに対する送信パルス信号の出射方向を指定する方向指定部と、
前記方向指定部が指定する出射方向に応じて、前記ビームポジションに対応する第１送信パルス幅と前記第１送信パルス幅に対し所定のデューティ比となる第１送信繰り返し周期とを決定する第１時間決定部と、
前記出射方向に応じて、前記第１送信繰り返し周期および前記第１送信パルス幅の両時間に前記デューティ比を乗じて得られる時間以上の第２送信パルス幅と前記第２送信パルス幅に対し前記デューティ比となる第２送信繰り返し周期とを決定する第２時間決定部と、
前記第１時間決定部が決定した前記第１送信パルス幅と前記第１送信繰り返し周期とを有する第１送信パルス信号を前記出射方向に送信し、前記第２時間決定部が決定した前記第２送信パルス幅と前記第２送信繰り返し周期とを有する第２送信パルス信号を、前記出射方向に送信する送信部と、
前記送信部が送信した前記第１送信パルス信号または前記第２送信パルス信号いずれかに応じて物体により反射された反射パルス信号を受信する受信部と、
を備えるレーダ装置。
前記方向指定部は、捜索範囲内でビームポジションをずらす走査を行うことによって、各ビームポジションに対する出射方向を指定し、
前記送信部は、前記捜索範囲内の各ビームポジションに対する出射方向に、前記出射方向に対応する前記第１送信パルス信号を送信し、さらに、前記捜索範囲内の各ビームポジションに対する出射方向に、前記出射方向に対応する前記第２送信パルス信号を送信する、
請求項１記載のレーダ装置。
前記方向指定部は、捜索範囲内でビームポジションをずらす走査を行うことによって、各ビームポジションに対する出射方向を指定し、
前記送信部は、前記捜索範囲内の全ビームポジションに対する出射方向ごとに、前記出射方向に対応する前記第１送信パルス信号を送信し、前記出射方向に対応する前記第２送信パルス信号を送信する、
請求項１記載のレーダ装置。
前記第１時間決定部は、前記捜索範囲内の各ビームポジションに対する出射方向に対応して、前記第１送信パルス幅を示す第１送信パルス幅情報と前記第１送信繰り返し周期を示す第１送信繰り返し周期情報とを関連付けて記憶する第１記憶部を備え、前記方向指定部が指定する出射方向に応じて、前記出射方向にそれぞれ対応する第１送信パルス幅情報と第１送信繰り返し周期情報とを前記第１記憶部から読み出す、
請求項１から請求項３いずれか一項記載のレーダ装置。
前記第２時間決定部は、前記捜索範囲内の各ビームポジションに対する出射方向に対応して、前記第２送信パルス幅を示す第２送信パルス幅情報と前記第２送信繰り返し周期を示す第２送信繰り返し周期情報とを関連付けて記憶する第２記憶部を備え、前記方向指定部が指定する出射方向に応じて、前記出射方向にそれぞれ対応する第２送信パルス幅情報と第２送信繰り返し周期情報とを前記第２記憶部から読み出す、
請求項１から請求項４いずれか一項記載のレーダ装置。