JP2017026338A - レーダリソース配分装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レーダスケジューリングサイクル中の追随期間において、追随対象の目標数を最大化するとともに、それぞれの目標に対しては活用可能なレーダリソースを柔軟に配分してその利用向上を図ったレーダスケジューリングを行うレーダリソース配分装置を得る。【解決手段】 追随対象のそれぞれの目標に対して、共通ＳＮ比に基づき算出したパルス積分数に応じた積分時間に対応させて、追随期間内における各目標に対する時間配分を行い、追随期間内に未配分の時間を創出する。また、あらかじめ設定された脅威度テーブルに基づいて各目標の脅威度を判定し、追随期間内の未配分の時間については、未配分のままにすることなく、各目標の脅威度に応じてそれぞれの目標に追加配分する。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、レーダ装置のレーダスケジューリングサイクル内において目標にレーダリソースを配分するレーダリソース配分装置に関する。

従来より、目標を捜索・捕捉しながら、対象とする目標に対しては追随処理を確立して追随を継続する、多機能なレーダ等が知られている。この種のレーダ装置においては、捜索・捕捉や、追随といった運用モードをあらかじめ所定の周期で繰り返す、レーダスケジューリングサイクルが設定されている。そして、このスケジュールに従って、アンテナのビーム制御処理やレーダ信号処理を含む各種処理に対してリソースが配分される。

従来のレーダスケジューリングサイクルの一例をモデル化して図８に例示する。この事例におけるスケジューリングの１サイクルは、対象の目標を捜索して捕捉し、追随処理に引き渡すまでの処理を行う捜索期間と、追随処理が確立された目標（複数）に対してそれぞれに追随を継続して目標情報を取得する追随期間とから構成されている。また、追随期間については、この事例では同時に追随可能な目標数をあらかじめ最大４目標としてこの期間内を４分割し、対象の目標をいずれかの期間に割り当てる。そして、捜索・捕捉、及び追随の各期間においてそれぞれにレーダパラメータを最適に設定しながら、このサイクルを繰り返す。

特開平８−７５８３９号公報（第５ページ、図１） 特開２００４−３４０６１５号公報（第８ページ、図３）

上記したように、従来のレーダスケジューリングにおいては、同時に追随処理が可能な最大目標数があらかじめ決められている。従って、追随対象の目標数が、この最大目標数を超える事態には対処することができなかった。また、追随対象の目標数がこの最大目標数より少ない場合には、配分されないレーダリソースが存在することもあって、レーダが備えるリソースが必ずしも十分に活用されていないという状況が発生していた。さらに、目標の追随処理を継続するには、所定の信号処理利得で良好なＳＮ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ）比を確保しながら目標信号を処理するが、状況によっては、このＳＮ比が過度に確保されてしまい、レーダリソースを過剰に配分してしまうこともあった。このため、追随期間においては、対象目標の状況に応じて追随可能な目標数を可能な限り最大化するとともに、レーダリソースがより有効活用されるように、柔軟に配分するスケジューリングが望まれていた。

本発明の実施形態は、上述の事情を考慮してなされたものであり、繰り返されるレーダスケジューリングサイクル中の追随期間において、追随対象の目標数を最大化するとともに、それぞれの目標に対しては活用可能なレーダリソースを柔軟に配分してその利用向上を図ったレーダスケジューリングを行うレーダリソース配分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に、本実施形態のレーダリソース配分装置は、目標の捜索及び捕捉を行う捜索期間と、捕捉した目標の追随を行う追随期間とがあらかじめスケジューリングされた周期で繰り返されるレーダ装置に用いられ、前記追随期間内で追随対象のそれぞれの目標に対して追随処理のための前記レーダ装置のリソースを配分するレーダリソース配分装置において、前記捜索期間において捕捉され、追随処理が確立された前記追随対象のそれぞれの目標情報を受けとってそれらの信号対雑音比を取得するＳＮ比取得部と、前記取得した信号対雑音比に基づいて、前記追随対象のいずれの目標に対しても追随維持が可能な最小の信号対雑音比である共通ＳＮ比を設定する共通ＳＮ比設定部と、前記追随対象のそれぞれの目標のＳＮ比をいずれも前記設定された共通ＳＮ比にするためのそれぞれの目標に対する信号処理利得に対応したパルス積分数を算出するとともに、この算出したパルス積分数に基づいて前記追随期間内における前記それぞれの目標に対する時間配分を行い、その結果をレーダリソース配分情報として前記レーダ装置に通知するリソース配分部とを備えたことを特徴とする。

また、さらに、目標の距離、速度、及び反射面積を含む目標情報に基づいてあらかじめ設定された脅威度テーブルと、この脅威度テーブルに基づいて、前記追随対象のそれぞれの目標の脅威度を判定する脅威度判定部とを備え、前記リソース配分部は、前記追随期間内での各目標に対する時間配分を完了後に、この追随期間内に未配分の時間がある場合は、この未配分の時間を前記脅威度判定部での判定結果に基づいて、前記追随対象のそれぞれの目標に追加配分することを特徴とする。

本発明の実施形態に係るレーダリソース配分装置の第１の実施例の構成を示すブロック図。 リソース配分部１３での時間配分の一例をモデル化して示す図。 図１に例示したレーダリソース配分装置の動作を説明するためのフローチャート。 本発明の実施形態に係るレーダリソース配分装置の第２の実施例の構成を示すブロック図。 脅威テーブル１５の一例を示す図。 リソース配分部１６における未配分の時間の追加配分の一例をモデル化して示す図。 図４に例示したレーダリソース配分装置の動作を説明するためのフローチャート。 従来のレーダスケジューリングサイクルの一例をモデル化して示す図。

以下に、本発明の実施形態に係るレーダリソース配分装置を実施するための最良の形態について、図１〜図７を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るレーダリソース配分装置の第１の実施例の構成を示すブロック図である。図１に例示したように、このレーダリソース配分装置１は、レーダ装置本体５に接続されている。ここに、レーダ装置本体５は、本実施例においては、詳細は図示しないが、例えば空中線部、送受信部、信号処理部、及び表示部等を備え、目標を捜索及び捕捉する捜索期間と、捕捉した目標を追随する追随期間とを、あらかじめスケジューリングされた周期で繰り返しながら、目標を捜索・捕捉して追随するレーダ装置である。そして、追随処理継続中の目標、及び捜索期間に捕捉し追随の対象として追随処理を確立した目標について、その受信レベル、距離、速度、及び反射面積を含む目標情報を継続してレーダリソース配分装置１に出力するとともに、レーダリソース配分装置１から追随期間内における時間配分を含むレーダリソース配分情報を受けとって、これに基づきリソース配分を行って対象目標を追随する。

このレーダ装置本体５に接続されたレーダリソース配分装置１は、ＳＮ比取得部１１、共通ＳＮ比設定部１２、及びリソース配分部１３から構成されており、レーダ装置本体５から受けとった目標情報に基づいて、レーダ装置本体５が自装置の有するレーダリソースを配分するためのリソース配分情報を生成し、レーダ装置本体５に送出する。ＳＮ比取得部１１は、レーダ装置本体５から送られてくる、追随対象の目標（複数目標）の受信レベルに基づいて、それぞれの信号対雑音比（以下、ＳＮ比と表す）を取得する。

共通ＳＮ比設定部１２は、取得したそれぞれの目標のＳＮ比を比較して、いずれの目標に対しても追随処理が維持継続可能な最小のＳＮ比である、共通ＳＮ比を設定する。対象目標の追随処理では、安定した追随処理を維持するために、適切な信号処理利得のもとで良好なＳＮ比が確保されるようにレーダリソースを配分しつつ処理を進めるが、例えば対象目標との相対位置関係によっては、ＳＮ比が十分に確保されたまま、処理が継続される場合もある。

本実施例の共通ＳＮ比設定部１２では、このように過度なＳＮ比が確保された状態が継続しないように、ＳＮ比取得部１１で取得した追随対象のそれぞれの目標のＳＮ比の中で、最小の値である取得最小値を抽出し、これを共通ＳＮ比として設定する。また、共通ＳＮ比に設定する値としては、あらかじめ共通ＳＮ比設定部１２内に、追随環境下にて必要な代表的なＳＮ比の最小値を、設定最小値として保持しておき、上記の取得最小値とこの設定最小値との比較結果に基づいて、例えばどちらか小さい値を共通ＳＮ比として設定することもできる。

リソース配分部１３は、追随対象の目標のＳＮ比が、いずれも上記した共通ＳＮ比設定部１２にて設定された共通ＳＮ比となるように、それぞれの目標に対するパルス積分数を算出するとともに、算出したパルス積分数に基づいて、レーダ装置本体５の追随期間内における各目標に対する時間配分を行い、その結果をレーダ装置本体５に通知する。この、レーダリソースの配分に直接関わる時間配分について、図２を参照して説明する。

図２は、リソース配分部１３での時間配分の一例をモデル化して示した事例である。一般に、パルスレーダにおいては、レーダパルスの反射波を連続する複数ＰＲＩ（Ｐｕｌｓｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）にわたって積分処理することによって、信号処理時のＳＮ比を確保し目標検出を行っている。また、目標のＳＮ比とパルス積分数との関係については、信号処理利得として個別のレーダ装置の各諸元等に基づき定式化される。図２（ａ）の事例では、追随対象の４目標に対して、いずれもパルス積分の条件を同じ（信号処理利得を同一）にしたことによって、各目標に均等な時間配分をしているのに対し、図２（ｂ）の事例では、追随対象の４目標に対して共通ＳＮ比設定部１２で設定された共通ＳＮ比に基づいてパルス積分数を算出した結果、例えば、追随目標１〜３に対しては、共通ＳＮ比に対して十分なＳＮ比が確保されていたために、信号処理利得を下げるべくパルス積分数を減らし、追随目標４に対しては変化なしとした場合を示している。

このように、リソース配分部１３では、それぞれの目標に対して、共通ＳＮ比に基づき算出されたパルス積分数に応じた積分期間に対応した時間が配分され、その結果、各目標に共通ＳＮ比を超えて配分されていた過剰な時間が供出されて、追随期間内に未配分の時間が創出される。そして、この創出された未配分の時間には、順次、以後に捕捉が見込まれる、新たなレーダリソースを必要とする追随対象の目標に配分することが可能となり、あらかじめ設定されたレーダスケジューリングサイクルの中で、新たな目標を受け入れて対象の目標数を最大化することができる。

次に、前出の図１及び図２、ならびに図３のフローチャートを参照して、上述のように構成された第１の実施例のレーダリソース配分装置１の動作について説明する。図３は、図１に例示したレーダリソース配分装置１の動作を説明するためのフローチャートである。

すでに述べたように、このレーダリソース配分装置１は、レーダ装置本体５と接続されて動作する。レーダ装置本体５では、あらかじめ設定されたレーダスケジューリングサイクルに従って目標が捜索・捕捉され、追随対象の目標に対しては、追随処理が確立される。そして、対象の目標毎にその受信レベル、距離、速度、及び反射面積を含む目標情報が継続的に取得されてレーダリソース配分装置１に送出され、レーダリソース配分装置１は、これら目標情報を受け入れる（ＳＴ３１）。

次いで、ＳＮ比取得部１１において、それぞれの目標のＳＮ比が取得される。すなわち、ＳＮ比取得部１１は、追随対象のそれぞれの目標についての目標情報を順次受けとり、その中から直近の受信レベルに基づきそれぞれの目標のＳＮ比を計測する。取得されたそれぞれの目標のＳＮ比は、共通ＳＮ比設定部１２に送られる（ＳＴ３２）。

次いで、共通ＳＮ比設定部１２において、追随対象であるいずれの目標に対しても追随処理の維持継続が可能な最小のＳＮ比である共通ＳＮ比が設定される。すなわち、共通ＳＮ比設定部１２は、ＳＮ比取得部１１で取得された各目標のＳＮ比の中の最小値である、取得最小値を抽出する。そして、この取得最小値を共通ＳＮ比として設定する（ＳＴ３３）。

次いで、リソース配分部１３において、追随対象のそれぞれの目標のＳＮ比が、上記のように設定された共通ＳＮ比となるように、それぞれの目標に対するパルス積分数が算出される。すなわち、目標のＳＮ比とパルス積分数については、個別のレーダの諸元によって定式化されることから、リソース配分部１３は、これに従った演算を行って、それぞれの目標に対するパルス積分数を算出する（ＳＴ３４）。

さらにリソース配分部１３においては、これらパルス積分数の算出結果に基づいて、それぞれの目標に対するレーダリソースの配分として、追随期間内における目標毎の時間配分が行われる。すなわち、リソース配分部１３は、例えば図２（ｂ）に例示したように、それぞれのパルス積分数に応じた積分期間に基づいて、各目標に配分する時間を割り当てる。このときに、各目標に対して共通ＳＮ比を超えて配分されていた過剰な時間が供出されて、追随期間内に未配分の時間が創出される（ＳＴ３５）。

そして、その配分結果は、レーダリソース配分情報としてレーダ装置本体５に送出される。レーダ装置本体５では、この情報に基づいて、あらかじめ設定された１レーダスケジューリングサイクルの追随期間において、各目標の追随処理に必要な、自装置内におけるアンテナのビーム走査制御や信号処理を含む各種の制御・処理等に具体的なレーダリソースを配分し、処理を継続する（ＳＴ３６）。その後は、動作の終了が指示されるまで、上記した動作ステップを繰り返す（ＳＴ３７）。

以上説明したように、本実施例においては、追随対象のそれぞれの目標のＳＮ比を取得して、それらの中の最小値を、いずれの目標に対しても追随処理が維持継続可能である共通ＳＮ比として設定するとともに、それぞれの目標のＳＮ比がこの共通ＳＮ比となるように各目標に対するパルス積分数を算出している。そして、これらパルス積分数に応じた積分時間に対応させて、追随期間内における各目標に対する時間配分を行って追随期間内未配分の時間を創出するとともに、その結果をレーダ装置本体に通知している。

これにより、目標のＳＮ比が共通ＳＮ比を超えて過度に確保されることに起因する、レーダリソースの過剰な配分を抑制するとともに、未配分の時間を新たな目標に配分することが可能となるので、あらかじめ設定されたレーダスケジューリングサイクルの中で、追随対象の目標数を最大化することができる。

図４は、本発明の実施形態に係るレーダリソース配分装置の第２の実施例の構成を示すブロック図である。この第２の実施例について、図１〜図３に示した第１の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その詳細な説明は省略する。この第２の実施例が第１の実施例と異なる点は、追随期間内に創出された未配分の時間について、第１の実施例では、以後に捕捉される新たな目標に配分して、対象の目標数を最大化するものとしたが、第２の実施例では、追随対象のそれぞれの目標の脅威度を判定し、その脅威度に応じて未配分のままの時間をそれぞれの目標に追加配分するようにように構成した点である。以下、前出の図１〜図３、ならびに図４〜図７を参照して、その相違点を中心に説明する。

図４に例示したように、このレーダリソース配分装置２は、ＳＮ比取得部１１、共通ＳＮ比設定部１２、脅威度判定部１４、脅威度テーブル１５、及びリソース配分部１６から構成され、レーダ装置本体５と接続されている。ＳＮ比取得部１１、共通ＳＮ比設定部１２、及びレーダ装置本体５は、第１の実施例と同一に構成されているので、その説明は省略する。

脅威度判定部１４は、レーダ装置本体５から送られてくる目標情報から、追随対象のそれぞれの目標についての距離、速度及び反射面積を抽出し、後述の脅威度テーブル１５に基づいて、目標毎にその脅威度を判定し、その結果をリソース配分部１６に通知する。また、脅威度テーブル１５は、目標の距離、速度、及び反射面積に基づいて、あらかじめ脅威度が設定されたテーブルである。この脅威度テーブル１５の一例を図５に示す。図５の事例では、目標の距離を３つの範囲に区分し、それぞれの距離範囲において、さらに目標の速度及び反射面積の範囲に対応して、脅威度を３段階のレベルで設定している。

リソース配分部１６は、第１の実施例におけるリソース配分部１３と同様に、追随対象の目標のＳＮ比が、いずれも共通ＳＮ比設定部１２により設定された共通ＳＮ比となるように、それぞれの目標に対するパルス積分数を算出するとともに、算出したパルス積分数に基づいて、レーダ装置本体５の追随期間内における各目標に対する時間配分を行い、その結果として、追随期間内に未配分の時間を創出する。加えて、この第２の実施例のリソース配分部１６は、この未配分の時間を、脅威度判定部１５にて判定された目標毎の脅威度に基づいて、追随対象のそれぞれの目標に対して追加配分し、その結果をリソース配分情報としてレーダ装置本体５に通知する。この未配分の時間の追加配分について、図６を参照して説明する。

図６は、リソース配分部１６における未配分の時間の追加配分の一例をモデル化して示す図である。図６（ａ）及び（ｂ）は、実施例１で説明したように、追随期間内において、追随対象のそれぞれの目標に対して、共通ＳＮ比に基づき算出したパルス積分数に対応した時間配分を行って、図６（ｂ）では未配分の時間が創出された状態をを示している。一方、脅威度判定部１４では、追随対象のそれぞれの目標に対する脅威度が判定されるので、リソース配分部１６は、例えばこの脅威度に対応して配分の重み付けを定量化し、この重み付けに従って、未配分の時間を追加配分する。図６（ｃ）の事例では、例えば、追随目標１及び２の脅威度が同程度に高く、追随目標３及び４の脅威度は低いものとして配分の重み付けをし、図６（ｂ）中の未配分の時間を、追随目標１及び２にそれぞれ５０％ずつ追加配分し、追随目標３及び４はそのままとした場合を示している。

このように追加配分することによって、レーダスケジューリングサイクル中の追随期間において、配分可能なレーダリソースを未配分のままにすることなく、対象の目標に対して柔軟に配分してその利用向上を図ることができる。

次に、前出の図１〜図６、ならびに図７のフローチャートを参照して、上述のように構成された第２の実施例のレーダリソース配分装置２の動作について説明する。

図７は、図４に例示したレーダリソース配分装置２の動作を説明するためのフローチャートである。図７において、ＳＴ３１〜ＳＴ３５の動作ステップは、第１の実施例で図３を参照して説明した動作において、リソース配分部１３をリソース配分部１６とした動作と同一であるので、詳細な説明を省略する。

ＳＴ３５までの動作ステップにより、リソース配分部１６にて、追随対象のそれぞれの目標に対して、共通ＳＮ比に基づき算出したパルス積分数に対応した時間配分が行われ、その結果、追随期間内に未配分の時間が創出される。その一方で、脅威度判定部１４において、追随対象のそれぞれの目標に対して、脅威度が判定される。すなわち、脅威度判定部１４は、レーダ装置本体５から送られてくる、追随対象のそれぞれの目標の目標情報から、その距離、速度、及び反射面積を抽出し、あらかじめ設定された脅威テーブル１５に基づいて、それぞれの目標の脅威度を判定する。判定された目標毎の脅威度は、リソース配分部１６に送出される（ＳＴ７１）。

次いで、リソース配分部１６において、ＳＴ３５までの動作ステップで創出された追随期間内の未配分の時間が、追随対象のそれぞれの目標の脅威度に応じて追加配分される。すなわち、リソース配分部１６は、脅威度判定部１４から各目標の脅威度を受けとり、これらの脅威度に対応させて、未配分の時間を各目標に配分するための重み付けを行い、この重み付けに従って、例えば図６（ｃ）に示したように未配分の時間をそれぞれの目標に配分する（ＳＴ７２）。そして、このようにして追加配分された後のレーダリソース配分情報は、レーダ装置本体５に送出される（ＳＴ３６）。その後は、動作の終了が指示されるまで、上記した動作ステップを繰り返す（ＳＴ３７）。

以上説明したように、本実施例においては、追随対象のそれぞれの目標に対して、第１の実施例と同様に、共通ＳＮ比に基づき算出したパルス積分数に応じた積分時間に対応させて、追随期間内における各目標に対する時間配分を行い、追随期間内に未配分の時間を創出するとともに、脅威度テーブルに基づいて各目標の脅威度を判定している。そして、追随期間内の未配分の時間については、未配分のままにすることなく、各目標の脅威度に応じてそれぞれの目標に追加配分している。

これにより、あらかじめ設定されたレーダスケジューリングサイクルの中で、追随対象の目標数を最大化しつつ、活用可能なレーダリソースをそれぞれの目標に対して柔軟に配分でき、その利用向上を図ることができる。

なお、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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

１、２ レーダリソース配分装置
５ レーダ装置本体
１１ ＳＮ比取得部
１２ 共通ＳＮ比設定部
１３、１６ リソース配分部
１４ 脅威度判定部
１５ 脅威度テーブル

Claims (4)

1. 目標の捜索及び捕捉を行う捜索期間と、捕捉した目標の追随を行う追随期間とがあらかじめスケジューリングされた周期で繰り返されるレーダ装置に用いられ、前記追随期間内で追随対象のそれぞれの目標に対して追随処理のための前記レーダ装置のリソースを配分するレーダリソース配分装置において、
   前記捜索期間において捕捉され、追随処理が確立された前記追随対象のそれぞれの目標情報を受けとってそれらの信号対雑音比を取得するＳＮ比取得部と、
   前記取得した信号対雑音比に基づいて、前記追随対象のいずれの目標に対しても追随維持が可能な最小の信号対雑音比である共通ＳＮ比を設定する共通ＳＮ比設定部と、
   前記追随対象のそれぞれの目標のＳＮ比をいずれも前記設定された共通ＳＮ比にするためのそれぞれの目標に対する信号処理利得に対応したパルス積分数を算出するとともに、この算出したパルス積分数に基づいて前記追随期間内における前記それぞれの目標に対する時間配分を行い、その結果をレーダリソース配分情報として前記レーダ装置に通知するリソース配分部と
   を備えたことを特徴とするレーダリソース配分装置。
2. ＳＮ比設定部は、取得した追随対象のそれぞれの目標の信号対雑音比の中で最小の値を取得最小値として抽出し、この取得最小値を前記共通ＳＮ比とすることを特徴とする請求項１に記載のレーダリソース配分装置。
3. ＳＮ比設定部は、あらかじめ設定された設定最小値を内部に保持し、前記取得最小値とこの設定最小値とを比較し、どちらか小さい値を前記共通ＳＮ比とすることを特徴とする請求項１に記載のレーダリソース配分装置。
4. さらに、目標の距離、速度、及び反射面積を含む目標情報に基づいてあらかじめ設定された脅威度テーブルと、
   この脅威度テーブルに基づいて、前記追随対象のそれぞれの目標の脅威度を判定する脅威度判定部とを備え、
   前記リソース配分部は、前記追随期間内での各目標に対する時間配分を完了後に、この追随期間内に未配分の時間がある場合は、この未配分の時間を前記脅威度判定部での判定結果に基づいて、前記追随対象のそれぞれの目標に追加配分することを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のレーダリソース配分装置。