JP2015158381A - 目標探知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過剰な電波を放射することなく目標を探知することができる目標探知を提供することである。【解決手段】実施形態の目標探知装置は、情報取得部と設定部と送信部とを備える。前記情報取得部は、探知対象の目標から到来する波を受信し、前記波の特徴から前記探知対象の目標に関する情報を取得する。前記設定部は、前記情報取得部により取得された情報に基づき、前記探知対象の目標に向けて送信すべき波の特性を規定する制御パラメータを設定する。前記送信部は、前記設定部により設定された制御パラメータによって規定される特性を有する波を送信する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、目標探知装置に関する。

従来、遠隔の飛翔体などの目標を探知し、目標までの距離や方位を取得するための技術がある。この従来技術によれば、目標に照射する電波の送信電力等を規定する制御パラメータは装置固有の値であり、どのような目標に対しても同一の送信条件で電波の照射が行われる。

特開２００１−２４８９９８号公報

上述の従来技術によれば、送信条件が固定されているため、例えば、反射断面積(RCS; Rador Closs Section)の小さい目標に対しては電波の送信量（例えば、送信電力）が不足し、十分な反射波を得ることができない場合が起こり得る。この場合、探知確率が低下する。逆に、反射断面積の大きな目標に対して必要以上の電波を送信する場合が起こり得る。このように、状況に応じて電波を適切に放射することが困難になる場合が起こり得る。

本発明が解決しようとする課題は、過剰な電波を放射することなく目標を探知することができる目標探知装置を提供することである。

実施形態の目標探知装置は、情報取得部と設定部と送信部とを持つ。前記情報取得部は、探知対象の目標から到来する波を受信し、前記波の特徴から前記探知対象の目標に関する情報を取得する。前記設定部は、前記情報取得部により取得された情報に基づき、前記探知対象の目標に向けて送信すべき波の特性を規定する制御パラメータを設定する。前記送信部は、前記設定部により設定された制御パラメータによって規定される特性を有する波を送信する。

第１実施形態による目標探知装置の構成例を示す図。 第１実施形態による目標探知装置の動作例を説明するための図。 第１実施形態による目標探知装置の動作例の流れを説明するための図。 第２実施形態による目標探知装置の構成例を示す図。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。
概略的には、実施形態による目標探知装置は、探知対象の目標から到来する電波の特徴から、この目標に関する情報を取得し、送信すべき電波の特性を規定する制御パラメータを目標に応じて選択することにより、過剰な電波を放射することなく目標を探知する。

なお、実施形態では、説明の便宜上、探知対象の目標は航空機などの飛翔体を指すものとするが、探知対象は任意に設定し得る。また、「目標に関する情報」とは、例えば目標を識別する情報であり、目標が航空機などの飛翔体である場合、その機種などを表す情報である。また、「電波の特徴」とは、例えば目標から送信された電波のパルス幅や周期性などである。実施形態では、目標に関する情報は、目標の反射波に関する特性を特定するのに有用な情報である。また、実施形態では、目標に関する情報と、その目標から送信される電波の特徴とが一定の対応関係にあるものとする。更に、実施形態では、電波を用いて目標を探知するものとするが、この例に限定されることなく、その他、超音波、光、レーザなど、任意の波を用いてもよい。

[第１実施形態]
（構成の説明）
図１は、第１実施形態による目標探知装置１００の構成例を示す図である。
図１に示すように、目標探知装置１００は、特徴情報取得部１１０と、制御部１２０と、位置情報取得部１３０とを備えて構成される。
なお、第１実施形態では、アンテナ１１３を特徴情報取得部１１０の構成要素とし、アンテナ１３３を位置情報取得部１３０の構成要素とするが、アンテナ１１３，１３３を目標探知装置１００の構成要素から除外してもよい。その場合、アンテナ１１３，１３３に相当する要素を目標探知装置１００とは別に準備する必要がある。

特徴情報取得部１１０は、アンテナ１１３を通じて探知対象の目標から到来する電波を受信することにより、目標に関する情報ＦＤ（例えば、目標の機種などの情報）を取得するものであり、受信部１１１、データベース１１２、アンテナ１１３を備える。実施形態では、「目標から到来する電波」とは、目標から送信された電波を指し、目標により反射された反射波を除く。特徴情報取得部１１０として、例えば、電子支援測定装置(EMS; Electronic Support Measures)として知られる装置を利用することができる。

受信部１１１は、探知対象の目標から到来する電波を、アンテナ１１３を通じて受信するものである。特徴情報取得部１１０は、受信した電波の特徴（パルス幅や周期性）から、探知対象の目標に関する情報ＦＤを取得する。データベース１１２には、既知の目標に関する情報と、この既知の目標から送信される電波の特徴に関する情報とが関連づけられて格納されている。ここで、「既知の目標」とは、この目標から送信される電波の特徴が既に知られた状態にある目標を指す。電波の特徴に関する情報に基づいてデータベース１１２を検索することにより、この電波の特徴に関する情報と関連づけられた目標に関する情報（機種などの情報）を取得することが可能となっている。

第１実施形態では、データベース１１２には、電波の特徴に関する情報として、電波の受信信号に含まれるパルスのパルス幅や周期性等の所謂レーダ波諸元に関する情報が格納されている。特徴情報取得部１１０は、データベース１１２に格納された情報のうち、探知対象の目標から到来する電波の特徴と符合する情報を、この探知対象の目標に関する情報として取得する。即ち、特徴情報取得部１１０は、データベース１１２に格納された既知の目標に関する情報のうち、探知対象の目標から到来する電波の特徴と符合する電波の特徴に関連づけられた目標に関する情報を、探知対象の目標に関する情報として特定する。また、第１実施形態では、アンテナ１１３は指向性を有しており、このアンテナ１１３の受信方向から、探知対象の目標の大まかな方位を把握することが可能となっている。

制御部１２０は、特徴情報取得部１１０と位置情報取得部１３０とからの各情報を統合して、これらを制御するためのものである。第１実施形態では、制御部１２０は、特徴情報取得部１１０により取得された探知対象の目標に関する情報に基づき、この探知対象の目標に向けて送信すべき電波の特性を規定する制御パラメータを設定する設定部として機能する。その制御フローの詳細については後述する。

位置情報取得部１３０は、アンテナ１３３を通じて電波を送受信することにより探知対象の目標の位置（方位、距離）を測定するものであり、送信部１３１、受信部１３２、アンテナ１３３を備える。位置情報取得部１３０は、例えばレーダ装置である。送信部１３１は、制御部（設定部）１２０により設定された制御パラメータによって規定される特性を有する電波を、アンテナ１３３を通じて送信する。受信部１３２は、アンテナ１３３を通じて探知対象の目標からの反射波を受信し、この反射波から、目標探知装置１００が搭載された機材（図示なし）から探知対象の目標までの距離と方位を取得する。第１実施形態では、受信部１３２により受信される反射波は、送信部１３１から送信されて目標によって反射された電波を指す。

（動作の説明）
次に、図２および図３を参照して、第１実施形態による目標探知装置１００の動作を説明する。
図２は、第１実施形態による目標探知装置１００の動作例を説明するための図であり、図３は、第１実施形態による目標探知装置１００の動作例の流れを説明するための図である。第１実施形態では、図２に示すように、探知対象の目標ＴＧは、目標探知装置１００の受信方向であって、目標探知装置１００が搭載された機材（図示なし）から距離Ｄに位置しているものとする。また、探知対象の目標ＴＧは、目標探知装置１００が搭載された機材（図示なし）との間の距離Ｄが短縮される方向に相対移動しているものとする。

上述のような状況の下、特徴情報取得部１１０に備えられた受信部１１１が、アンテナ１１３を通じて、探知対象の目標ＴＧから送信された電波を受信する（ステップＳ１）。
探知対象の目標ＴＧから送信された電波が受信部１１１により受信されると、特徴情報取得部１１０は、受信された電波の特徴から、探知対象の目標ＴＧに関する情報ＦＤを取得する（ステップＳ２）。即ち、特徴情報取得部１１０は、データベース１１２を参照し、データベース１１２に格納された情報のうち、探知対象の目標ＴＧから送信された電波の特徴と符合する情報を、探知対象の目標ＴＧに関する情報ＦＤとして取得する。この場合、特徴情報取得部１１０は、例えば、アンテナ１１３の受信方向から、探知対象の目標ＴＧの大まかな方位に関する情報も併せて取得する。

詳細には、特徴情報取得部１１０は、受信された電波の特徴として、その電波の受信信号に含まれるパルスのパルス幅や周期性などの所謂レーダ波諸元を測定する。そして、特徴情報取得部１１０は、測定により得られたレーダ波諸元と、データベース１１２に予め格納された既知の目標に関連づけられた電波の特徴を表すレーダ波諸元とを比較照合する。この場合、特徴情報取得部１１０は、例えば、測定により得られたレーダ波諸元とデータベース１１２に予め格納されたレーダ波諸元との間の相関度を演算し、その相関度が最も高いレーダ波諸元に関連づけられた既知の目標に関する情報を探知対象の目標ＴＧに関する情報ＦＤとして取得する。特徴情報取得部１１０は、データベース１１２を参照して取得した探知対象の目標ＴＧに関する情報ＦＤと共に、目標ＴＧの大まかな方位に関する情報を制御部１２０に出力する。

続いて、制御部（設定部）１２０は、探知対象の目標ＴＧに関する情報ＦＤが取得された場合、位置情報取得部１３０の送信部１３１を作動状態に制御する。ただし、この例に限定されず、探知対象の目標ＴＧに向けて電波を送信するまでの任意のタイミングで送信部１３１を作動状態に制御してもよい。制御部（設定部）１２０は、特徴情報取得部１１０により取得された探知対象の目標ＴＧに関する情報ＦＤに基づき、この目標ＴＧに向けて送信すべき電波の特性を規定する送信用の制御パラメータの初期値を設定する（ステップＳ３）。例えば、制御部（設定部）１２０は、探知対象の目標ＴＧに関する情報ＦＤによって示される探知対象の目標ＴＧの反射断面積に応じて送信用の制御パラメータの初期値を設定する。このような反射断面積に関する情報は、既知の目標に関する情報としてデータベース１１２に格納されている。

続いて、制御部１２０は、探知対象の目標ＴＧに関する情報ＦＤに基づいて設定した制御パラメータの初期値を制御情報ＲＣとして位置情報取得部１３０に出力する。この場合、制御部（設定部）１２０は、探知対象の目標ＴＧに関する情報ＦＤと共に特徴情報取得部１１０から入力された探知対象の目標ＴＧの大まかな方位に関する情報に基づき、位置情報取得部１３０のアンテナ１３３から送信される電波の送信方向を制御する。

続いて、位置情報取得部１３０に備えられた送信部１３１は、制御部（設定部）１２０から制御情報ＲＣとして入力された制御パラメータによって規定される特性を有する電波を送信するための送信処理を実行する（ステップＳ４）。これにより、制御部（設定部）１２０が設定した制御パラメータによって規定される特性を有する電波が、位置情報取得部１３０に備えられた送信部１３１からアンテナ１３３を通じて探知対象の目標ＴＧに向けて送信される。

続いて、位置情報取得部１３０は、探知対象の目標ＴＧから受信される反射波から、目標ＴＧの位置に関する情報ＰＤを取得する（ステップＳ５）。具体的には、位置情報取得部１３０は、送信部１３１から送信した送信波の位相と、探知対象の目標ＴＧから受信される反射波の位相差（時間差）から、目標探知装置１００が搭載された機材（図示なし）と目標ＴＧとの間の距離Ｄ（図２）を算出する。また、位置情報取得部１３０は、例えば、アンテナ１３３を通じて受信部１３２により受信される電波の到来方向、または、アンテナ１３３を通じて送信部１３１から送信される電波の送信方向から、探知対象の目標ＴＧの方位を特定する。

続いて、制御部（設定部）１２０は、位置情報取得部１３０により取得された探知対象の目標ＴＧの位置に関する情報ＰＤに含まれる距離Ｄに応じて送信用の制御パラメータを修正する（ステップＳ６）。第１実施形態では、制御部１２０は、探知対象の目標ＴＧまでの距離Ｄが減少するにつれて探知対象の目標ＴＧに向けて送信される電波が抑圧されるように送信用の制御パラメータを修正する。例えば、制御部１２０は、目標までの距離Ｄと目標の反射断面積とに応じて予め最適化された修正用の制御パラメータを格納した修正用のテーブル（図示なし）を有している。そして、制御部１２０は、この修正用のテーブルを参照することにより、上記送信用の制御パラメータの初期値を修正する。この修正用のテーブルに格納された制御パラメータは、例えば、目標ＴＧの探知に必要とされる反射波が得られることを条件とした実験により求めることもでき、または、計算により求めることもできる。

このように、制御部（設定部）１２０は、距離Ｄに応じて変化する見かけ上の目標ＴＧの反射断面積に応じて送信用の制御パラメータを修正する。即ち、制御部（設定部）１２０は、探知対象の目標ＴＧに関する情報ＦＤによって特定される反射断面積が、見かけ上、低反射断面積を示す場合、パルス反復周波数、送信パルス数、送信電力を増加させるように制御パラメータを修正する。逆に、探知対象の目標ＴＧに関する情報ＦＤによって特定される反射断面積が、見かけ上、高反射断面積を示す場合、制御部１２０は、パルス反復周波数、送信パルス数、送信電力を減少させるように制御パラメータを修正する。制御部（設定部）１２０は、修正した制御パラメータを制御情報ＲＣとして位置情報取得部１３０に出力する。

位置情報取得部１３０は、制御部（設定部）１２０により修正された送信用の制御パラメータを用いて、探知対象の目標ＴＧに対する送信処理を実行する（ステップＳ７）。即ち、位置情報取得部１３０は、制御部１２０により修正された送信用の制御パラメータに基づき、パルス反復周波数、送信パルス数、送信電力を変更して電波を探知対象の目標ＴＧに向けて送信した後、探知対象の目標ＴＧにより反射された反射波を受信し、その受信信号から探知対象の目標ＴＧの距離Ｄおよび方位を測定する。

続いて、位置情報取得部１３０は、上述のステップＳ５と同様に、探知対象の目標ＴＧから受信される反射波から、目標ＴＧの位置に関する情報ＰＤ（距離、方位）を取得する（ステップＳ８）。そして、位置情報取得部１３０は、例えば、探知対象の目標ＴＧの位置に関する情報ＰＤをイメージ化して、目標探知装置１００に接続された表示部（図示なし）に出力し、表示部を通じて目標ＴＧの位置に関する情報ＰＤを目標探知装置１００の利用者に提示する（ステップＳ９）。

続いて、制御部（設定部）１２０は、目標ＴＧの探知を終了するための所定の終了条件が満足されたか否かを判定する（ステップＳ１０）。例えば、制御部１２０は、目標探知装置１００の利用者の手動操作等により探知の終了が指示された場合、所定の終了条件が満足されたと判断する。ここで、所定の終了条件が満足されない場合（ステップＳ１０；ＮＯ）、制御部１２０の制御の下、上述のステップＳ６〜Ｓ９の処理が繰り返し実行される。即ち、制御部１２０は、所定の終了条件が満足されるまで、目標ＴＧまでの距離Ｄに応じて送信用の制御パラメータを繰り返し修正し、修正された制御パラメータを用いて位置情報取得部１３０に送信処理を実行させる。そして、所定の終了条件が満足されると（ステップＳ１０；ＹＥＳ）、制御部（設定部）１２０は、探知に関する処理を終了し、位置情報取得部１３０を非作動状態にする。

上述したように、目標探知装置１００は、目標ＴＧに関する情報ＦＤと目標ＴＧまでの距離Ｄとに応じて、目標ＴＧに対して照射する電波の送信量（例えば、送信される電波に含まれるパルスのパルス反復周波数、送信パルス数、送信電力等）を適正に制御する。例えば、目標探知装置１００は、目標ＴＧに関する情報が表す例えば反射断面積と、目標ＴＧまでの距離Ｄとに応じて、目標ＴＧの探知に必要とされる最小限の反射波が得られるように、目標ＴＧに対して照射する電波の送信電力を制御する。ただし、この例に限定されることなく、目標ＴＧに対する電波の送信量が過剰であってもよい状況においては、探知対象の目標ＴＧに関する情報のみに基づいて送信用の制御パラメータを設定してもよい。

以上、第１実施形態によれば、過剰な電波を放射することなく目標ＴＧを探知することができる。これにより、状況に応じて電波を適切に放射することが可能になる。
また、第１実施形態によれば、探知対象の目標ＴＧの反射断面積が小さい場合、目標ＴＧに対する電波の送信量を増加させることにより、目標ＴＧを探知するのに必要な電波の送信量を確保することができる。従って、目標ＴＧの探知確率の低下を抑制することができる。

また、第１実施形態によれば、探知対象の目標ＴＧの反射断面積が大きい場合、目標ＴＧに対する電波の送信量を減少させることにより、目標ＴＧに対して過剰な電波を照射することがなくなる。このため、目標探知装置１００から目標ＴＧに向けて送信される電波の送信量を最小限に抑えることができる。従って、目標ＴＧによって当該目標探知装置１００の送信電波が受信される被受信確率を抑制することができる。

[第２実施形態]
次に、図４を参照して第２実施形態を説明する。
図４は、第２実施形態による目標探知装置２００の構成例を示す図である。図４において、上述の第１実施形態による図１に示す目標探知装置１００の構成要素と共通する要素には同一符号を付している。

（構成の説明）
図４に示すように、目標探知装置２００は、インターフェイス部１４０と、制御部（設定部）１２０と、位置情報取得部１３０とを備えて構成される。即ち、第２実施形態による目標探知装置２００は、第１実施形態による図１に示す目標探知装置１００の構成において、特徴情報取得部１１０に代えて、インターフェイス部１４０を備え、その他の構成は第１実施形態と同様である。

ここで、インターフェイス部１４０は、探知対象の目標ＴＧに関する情報ＦＤが入力されるものである。本実施形態では、探知対象の目標ＴＧに関する情報ＦＤは、外部に設置された例えば電子支援測定装置(ESM; Electronic Support Measures)からネットワークなどを通じてインターフェイス部１４０に入力される。これにより、目標探知装置２００は、インターフェイス部１４０を通じて外部から探知対象の目標ＴＧに関する情報を取得する。

なお、第２実施形態では、目標探知装置２００は第１実施形態の特徴情報取得部１１０を備えないので、制御部（設定部）１２０は、特徴情報取得部１１０を制御する機能を有する必要がなく、少なくとも、インターフェイス部１４０を通じて入力される目標ＴＧに関する情報ＦＤに基づいて位置情報取得部１３０を制御する機能を有すれば足りる。

（動作の説明）
第２実施形態では、制御部（設定部）１２０は、外部からインターフェイス部１４０に入力された探知対象の目標ＴＧに関する情報ＦＤに基づき、この目標ＴＧに向けて送信すべき電波の特性を規定する制御パラメータ（パルス反復周波数、送信パルス数、送信電力など）の初期値を設定する。制御部（設定部）１２０は、設定した送信用の制御パラメータの初期値を制御情報ＲＣとして位置情報取得部１３０に出力する。位置情報取得部１３０は、制御部（設定部）１２０により設定された送信用の制御パラメータの初期値によって規定される特性を有する電波を送信する。その後、位置情報取得部１３０は、探知対象の目標ＴＧからの反射波を受信し、その反射波から、目標のＴＧの位置に関する情報ＰＤ（距離、方位）を取得する。その後に実施される制御部（設定部）１２０による送信用の制御パラメータの修正など、その他については第１実施形態と同様である。

第２実施形態によれば、探知対象の目標ＴＧに関する情報ＦＤを外部から取得するためのインターフェイス部１４０を備えたので、ネットワーク化に柔軟に対応することが可能になる。
また、第２実施形態によれば、第１実施形態の特徴情報取得部１１０に相当する構成を目標探知装置２００が備える必要がないので、装置構成を簡略化することができる。
更に、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上述べた少なくともひとつの実施形態の目標探知装置によれば、探知対象の目標ＴＧから到来する電波の特徴から取得される目標ＴＧに関する情報に基づき、目標ＴＧに向けて送信すべき電波の特性を規定する制御パラメータを設定する制御部（設定部）１２０を持つことにより、過剰な電波を放射することなく目標ＴＧを探知することができ、状況に応じて電波を適切に放射することが可能になる。

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は意図していない。これらの実施形態は、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。これらの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。

１００…目標探知装置、１１０…特徴情報取得部、１１１…受信部、１１２…データベース、１１３…アンテナ、１２０…制御部（設定部）、１３０…位置情報取得部、１３１…送信部、１３２…受信部、１３３…アンテナ、１４０…インターフェイス部、Ｓ１〜Ｓ１０…処理ステップ。

Claims (6)

1. 探知対象の目標から到来する波を受信し、前記波の特徴から前記探知対象の目標に関する情報を取得する情報取得部と、
   前記情報取得部により取得された情報に基づき、前記探知対象の目標に向けて送信すべき波の特性を規定する制御パラメータを設定する設定部と、
   前記設定部により設定された制御パラメータによって規定される特性を有する波を送信する送信部と、
   を備えた目標探知装置。
2. 探知対象の目標に関する情報が入力されるインターフェイス部と、
   前記インターフェイス部に入力された情報に基づき、前記探知対象の目標に向けて送信すべき波の特性を規定する制御パラメータを設定する設定部と、
   前記設定部により設定された制御パラメータによって規定される特性を有する波を送信する送信部と、
   を備えた目標探知装置。
3. 前記情報取得部は、
   既知の目標に関する情報と前記既知の目標から送信される波の特徴に関する情報とが関連づけられて格納されたデータベースを備え、
   前記データベースに格納された情報のうち、前記探知対象の目標から到来する波の特徴と符合する情報を、前記探知対象の目標に関する情報として取得する、請求項１に記載の目標探知装置。
4. 前記設定部は、
   前記探知対象の目標に関する情報によって示される前記探知対象の目標の反射断面積に応じて前記制御パラメータを設定する、請求項１から３の何れか１項に記載の目標探知装置。
5. 前記探知対象の目標からの反射波を受信し、前記反射波から、当該目標探知装置が搭載された機材から前記探知対象の目標までの距離を取得する受信部を更に備え、
   前記設定部は、
   前記探知対象の目標までの距離が減少するにつれて前記探知対象の目標に向けて送信される波が抑圧されるように前記制御パラメータを修正する、請求項１から４の何れか１項に記載の目標探知装置。
6. 前記送信部は、
   前記探知対象の目標に関する情報が取得された場合に作動状態となる、請求項１から５の何れか１項に記載の目標探知装置。

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