JP2576622B2 - 妨害信号検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はペンシルビーム走査方式の３次元レーダ装置
において、覆域内に混入する強度の強い電磁波（以下、
「妨害信号」）の検出およびその到来方位の抽出処理を
行う妨害信号検出装置に係り、特に妨害信号の検出感度
の向上技術に関する。

（従来の技術） 一般に、レーダ受信信号には目標信号以外に不要な信
号が含まれており、これらの不要信号の受信によって目
標信号の検出が不可能になったり、あるいは目標信号以
外の受信信号を目標信号だと誤って検出したりする場合
が生じる。なかでもレーダの覆域内に妨害信号が混入す
る場合は、捜索空間全域にわたり目標検出が困難とな
る。

そこで、ペンシルビーム走査方式の３次元レーダ装置
では、従来、例えば第２図に示す如き妨害信号検出装置
を備え、妨害信号の有無と妨害源の方位を検出できるよ
うにしている。第２図において、101はレーダ受信信号
であり、このレーダ受信信号は空中線ビームを水平走査
しつつ同時に垂直方向にも所定のステップで走査して捜
索空間の方位方向および仰角方向に走査される空中線ペ
ンシルビームによって受信された信号であって、目標信
号の他、妨害信号（太陽電波も含まれる）が含まれてい
る。このレーダ受信信号101は対数検波部102へ入力され
る。なお、ペンシルビーム走査方式の３次元レーダ装置
にあっては、最も遠距離の航空機を探知でき、かつクラ
ッタの仰圧や小目標の探知が重要となる低仰角の空中線
ビームについては多くのレンジビン数（最大検出距離に
対応）と多くのヒット数（パルス繰返し数、従って空中
線ビーム形成数に対応）を必要とし、一方必要な探知距
離も比較的短く、かつクラッタの影響も小さい高仰角の
空中線ビームは、低仰角の空中線ビームに比して少ない
レンジビン数とヒット数とで運用されるのが通例であ
る。

対数検波部102は、レーダ受信信号101が入力する対数
増幅器120とこの対数増幅器120の出力を受けるA/D変換
器121とを備える。即ち、レーダ受信信号101は、ダイナ
ミックレンジの広い対数増幅器120で対数増幅検波さ
れ、対数ビデオ信号となった後、A/D変換器121でディジ
タル化される。この対数検波部102の出力たるディジタ
ル化対数ビデオ信号103はクラッタ除去部207へ入力され
る。

クラッタ除去部207は、ディジタル化対数ビデオ信号1
03を一方の入力信号とするクラッタ除去器124と、この
クラッタ除去器124に他方の入力信号（クラッタ禁止ゲ
ート223）を与えるクラッタ領域メモリ222とを備える。
クラッタ領域メモリ222には、指示器上で視認できる固
定クラッタ領域が距離と方位の２次元領域データとして
設定してある。即ち、同一方位における仰角方向には複
数の空中線ビームが存在するが、設定されるクラッタ領
域は指示器上で視認して最もクラッタの影響を強く受け
ると認められる空中線ビームのクラッタ領域に基づき定
めてある。このクラッタ領域メモリ222は、空中線ビー
ムの走査ごとに入力される距離データ104と方位データ1
05とをアドレス信号として受けて、所定のクラッタ禁止
ゲート223をクラッタ除去器124の前記他方の入力信号と
して出力する。クラッタ除去器124は、空中線ビームの
走査に対応して入力する前記ディジタル化対数ビデオ信
号103からクラッタ禁止ゲート223が示す領域に対応する
信号を除去し、クラッタを含まない対数ビデオ信号を形
成出力する。これは、妨害信号の検出感度を高めるのに
必要な処理である。

受信機ノイズ除去部108は、しきい値検出器126とレン
ジビンカウンタ128とノイズ除去器129とを備える。しき
い値検出器126は、各走査ビームにおける各レンジビン
において、クラッタ除去器124の出力を予め設定してあ
るノイズレベル設定値125と比較し、クラッタ除去部207
の出力がノイズレベル設定値125を越えるとき、通過パ
ルス127を出力する。このノイズレベル設定値125は受信
機ノイズレベル近傍の適宜値である。ノイズ除去器129
は、クラッタ除去器124の出力と通過パルス127とを入力
し、通過パルス127が出力されないレンジビンにおける
クラッタ除去部207の出力を禁止する。なお、レンジピ
ンとは、空中線ビームのスイープごとに、レンジ方向に
等間隔に設定される受信単位領域（セル）であり、距離
分解能や処理精度等を勘案して予め設定され、従って空
中線ビームに設定されるレンジビーム数が当該空中線ビ
ームの最大検出距離と等価に対応する。即ち、ノイズ除
去器129では、クラッタ除去部207が出力する前記対数ビ
デオ信号を受けて妨害信号成分の存在しない信号領域で
あって受信機ノイズのみの部分を除去するものである。
その結果、このノイズ除去器129からはクラッタ／ノイ
ズ除去ビデオ信号109が出力される。また、レンジビン
カウンタ128では、各走査ビームごとに通過パルス127の
数（レンジビンの換算値）を計数し、それをレンジビン
計数値112として出力する。

平均振幅抽出部110では、クラッタ／ノイズ除去ビデ
オ信号109とレンジビン計数値112とを入力とし、各走査
ビーム毎にクラッタ／ノイズ除去ビデオ信号の振幅を累
積し、それをレンジビン計数値112で除して平均振幅値1
11を出力する。この平均振幅値111はクラッタ成分とノ
イズ成分とが除去された対数ビデオ信号から求められる
ので、精度の良いものであるということができる。

妨害信号判定部115では、平均振幅値111と、しきい値
発生器113が可変出力する平均振幅値に対するしきい値1
14と、レンジビン計数値112と、これに対する設定値た
るしきい値215とを入力とし、平均振幅値111がしきい値
114よりも大きく、かつ、レンジビン計数値112がしきい
値215よりも大きいときに妨害検出信号116を出力する。
即ち、対数ビデオ信号の平均振幅値111が所定のしきい
値114を越えたことのみで妨害信号が検出されたものと
みなすと、強強度の目標信号を妨害信号と誤認する恐れ
があるので、レンジビン計数値112が所定の一定値のし
きい値125を越えない限り妨害信号とはみなさないよう
にし、誤検出のないようにするのである。

妨害データ抽出部118では、平均振幅値111と妨害検出
信号116と現在処理を行っている受信信号に対する走査
ビームを指定する走査ビーム指定信号117とを入力と
し、妨害検出信号116の入力があるときの平均振幅値111
を用いて妨害信号到来方位の内挿計算をし、その結果を
妨害データ119として出力する。ここでの具体的な処理
方式は例えば特願昭59−50423号に詳述されているが、
概略次の通りである。即ち、今注目している空中線ビー
ムとこれと方位方向に隣接する空中線ビームの平均振幅
値およびそれぞれの空中線ビームの中心方位の平均振幅
値とで内挿計算を行い、妨害信号の到来方位を算出する
のである。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように、従来の妨害信号検出装置では、妨害信
号の検出感度を向上するために、対数ビデオ信号のうち
の妨害信号成分のみの平均振幅値を正確に算出するため
のクラッタ除去手段、および強強度の目標信号を妨害信
号と誤らないためのレンジビン計数値による判定手段を
有しているが、（１）クラッタ除去のためのクラッタ領
域設定が距離および方位の２次元領域でしか行われてい
ないこと、（２）レンジビン計数値に対するしきい値が
空中線ビームによらず一定であることから、同一方位で
仰角方向に走査される空中線ビームの捜索距離が異なる
場合、すなわち高仰角で捜索距離の短い空中線ビームで
の検出感度が悪くなる場合があるという問題点がある。

即ち、前述したように、クラッタ領域メモリ222に設
定されるクラッタ領域は、全走査ビームからの受信信号
を合成表示する指示器の表示に基づき定められ、同一方
位について仰角方向に複数の空中線ビームがある場合で
も設定されるクラッタ領域は、そのうちの一番クラッタ
の影響を強く受ける空中線ビームのクラッタ領域に基づ
き決められる。

具体的に言えば、同一方位において仰角の異なる２つ
の空中線ビーム１と同２があり、仰角は空中線ビーム１
の方が大きいとすると、両者の捜索距離と固定クラッタ
領域の関係は第３図（１）（２）に示すようになる。第
３図（１）（２）は、対数増幅器120の出力たる対数ビ
デオ信号波形である。図示するように、仰角の大きい方
の空中線ビーム１では捜索距離R₁と固定クラッタ領域T₁
は共に小さくなり、仰角の小さい方の空中線ビーム２で
は捜索距離R₂と固定クラッタ領域T₂は共に大きくなる。
この場合、クラッタ領域メモリ222に設定されるクラッ
タ領域は空中線ビーム２に基づき定められるから、クラ
ッタ禁止ゲート223は、第３図（３）に示すように、空
中線ビーム２の固定クラッタ領域T₂に対応したものとな
る。

要するに、同一方位において仰角の異なる空中線ビー
ムに対し同一の禁止ゲートがかかるのである。従って、
クラッタの影響の少ない空中線ビーム（１）に対しては
必要以上にビデオの禁止を行うこととなる。

次に、レンジビン計数値に対するしきい値に関しては
次のようになる。第３図（１）の受信信号についてクラ
ッタ除去を行えば第３図（４）となり、これについて受
信機ノイズの除去を行えば第３図（５）となる。一方、
第３図（２）の受信信号についてクラッタ除去を行えば
第３図（６）となり、これについて受信機ノイズの除去
を行えば第３図（７）となる。

そうすると、レンジビンの計数は領域A₁,同A₂におい
て行われるが、レンジビン計数値に対していずれも一定
に設定されるしきい値は、低いレベルの妨害信号を検出
すると同時にノイズによる誤検出を防ぐため極端に低い
値にすることはを避けて設定されるので、計数領域A₂で
のレンジビン計数値はしきい値を越えるが、計数領域A₁
ではしきい値を越えない場合が起こる。

従って、同一方位において同レベルの妨害信号を受信
したとしても、仰角の異なる空中線ビーム２では妨害信
号を検出できるが、空中線ビーム１ではできないことが
避けられないことになるのである。

本発明は、このような従来の問題に鑑みなされたもの
で、その目的は、同一方位で仰角方向に走査される空中
線ビームの特性に応じてクラッタ領域の設定とレンジビ
ン計数値に対するしきい値の設定とを行えるようにした
妨害信号検出装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明の妨害信号検出装
置は次の如き構成を有する。

即ち、本発明の妨害信号検出装置は、ペンシルビーム
走査方式により３次元空間に形成する空中線ビームの仰
角の低・高に対応してレンジビン数とヒット数とを増・
減して割り当てて覆域を走査する３次元レーダ装置のレ
ーダ受信信号に含まれる妨害信号の検出とその到来方向
の検出とを行う妨害信号検出装置において；前記レーダ
受信信号から取得された対数ビデオ信号からクラッタ成
分信号を除去するためのクラッタ禁止ゲートを発生する
メモリであって、クラッタ除去のためのクラッタ領域デ
ータが距離、方位および仰角の３次元のデータとして設
定され、外部から入力される距離データ、方位データお
よび仰角方向に走査されて形成される１または２以上の
空中線ビームをそれぞれ個別に指定する空中線ビーム番
号データをアドレス信号として前記クラッタ禁止ゲート
を発生するクラッタ領域メモリと；前記クラッタ禁止ゲ
ートを受けてクラッタ成分信号の除去された対数ビデオ
信号のうち受信機雑音に基づいて設定する所定ノイズレ
ベルを越えた対数ビデオ信号に割り当てるべきレンジビ
ン数の計数値に対するしきい値を発生するものであっ
て、そのしきい値が仰角方向へ走査して形成される空中
線ビームごとに仰角の低・高に対応して独立した値とし
て設定され、前記空中線ビーム番号データに応じて前記
しきい値を発生するしきい値発生器と；を備えたことを
特徴とするものである。

（作 用） 次に、前記の如く構成される本発明の妨害信号検出装
置の作用を説明する。

本発明のクラッタ領域メモリには、クラッタ領域デー
タが距離、方位および仰角の３次元のデータとして設定
される。従って、クラッタ禁止ゲートは、同一方位にお
いて仰角の異なる空中線ビームごとに、あるいは所定数
の空中線ビームに対し適正なクラッタ禁止ゲートを発生
でき、捜索距離の短い空中線ビームについてのビデオ信
号に過大なゲートをかけることをなくすことができる。

また、レンジビン計数値に対するしきい値は、固定値
ではなく、仰角方向に走査される空中線ビームごとに独
立した値として設定してあるので、空中線ビームの仰角
に応じて適正なしきい値を用いることができ、従来のよ
うにレンジビン計数値が仰角の低・高に対応してしきい
値を越えたり越えなかったりするようなことをなくすこ
とができる。

斯くして、同一方位において空中線ビームの仰角の差
によって妨害信号の検出感度が劣化することをなくすこ
とができる。

（実 施 例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る妨害信号検出装置を
示す。なお、従来例と同一構成部分には同一符号を付し
てある。

第１図において、従来例と異なる点は、クラッタ領域
メモリ122に設定されるクラッタ領域の設定方式と、レ
ンジビン計数値112に対するしきい値131を発生するしき
い値発生器130を設けたことである。

クラッタ領域メモリ122には、本発明では、クラッタ
除去のためのクラッタ領域データが距離と方位による２
次元データとしてではなく、仰角を含めた３次元のデー
タとして設定される。設定手段は例えば次の通りであ
る。空中線ビームをある特定の仰角に向けて方位方向へ
走査したときの指示器の表示からクラッタ領域を観測
し、それをその仰角における距離と方位で規定してクラ
ッタ領域メモリ122に設定する。空中線ビームの仰角を
変更しながら同様のことを行う。

そして、読み出す際には、即ち実際の処理においてク
ラッタ禁止ゲート123を出力させるには、距離データ104
と方位データ105の他に空中線ビーム番号データ106をア
ドレス信号として用いる。空中線ビーム番号データ106
は仰角方向に走査されるある１つの空中線ビームまたは
２以上の空中線ビームの仰角方向の走査によって形成さ
れる空中線ビームのそれぞれに個別に付与するもので、
このようにして形成される空中線ビームが所定の方位ス
テップで方位方向に走査されつつ覆域走査を完了する。

斯くして、このクラッタ領域メモリ122では、現在処
理を行っているタイミングの距離データ104、方位デー
タ105および空中線ビーム番号データ106を受けて、それ
らで特定される３次元領域におけるクラッタ領域の有無
を示す情報が読み出され、クラッタ領域有りの場合には
そのクラッタ領域に対応したクラッタ禁止ゲート123が
出力される。このクラッタ禁止ゲート123は空中線ビー
ムの仰角に応じ異なるゲート幅のものである。

従って、仰角が大きく捜索距離が短い場合でも、従来
のように過大なゲートがかかることがないので、その空
中線ビームで妨害信号を検出できることになる。

次に、しきい値発生器130には、レンジビン計数値112
に対するしきい値が、仰角方向へ走査される空中線ビー
ムごとに且つ仰角ステップに対応した独立な値として予
め設定してある。そして、実際の処理では空中線ビーム
番号データ106を受け、現在処理を行っている空中線ビ
ームに対応する「レンジビン計数値112に対するしきい
値131」を出力する。

斯くして、レンジビン計数値112に対するしきい値131
は、空中線ビームの仰角に応じ適正な値のものが出力さ
れることとなり、従来のようにレンジビン計数値がしき
い値を越えたり越えなかったりすることをなくすことが
でき、妨害信号の検出感度を向上させ得る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の妨害信号検出装置によ
れば、妨害信号検出における対数ビデオの平均振幅値算
出時のクラッタ除去のためのクラッタ領域設定を距離、
方位、空中線ビーム仰角の３次元で行うようにし、か
つ、強強度の目標信号を妨害信号として誤検出しないた
めのレンジビン計数値に対するしきい値を仰角方向に走
査される空中線ビームごとに独立に設定するようにした
ので、同一方向で仰角方向に走査される空中線ビームの
捜索距離が異なる場合でも、空中線ビームの仰角差によ
って妨害信号の検出感度が劣化しないようにすることが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る妨害信号検出装置の構
成ブロック図、第２図は従来の妨害信号検出装置の代表
的な構成ブロック図、第３図は従来の妨害信号検出装置
の動作を示す波形図である。 102……対数検波部、107……クラッタ除去部、108……
受信機ノイズ除去部、110……平均振幅抽出部、113……
しきい値発生器、115……妨害信号判定部、118……妨害
データ抽出部、119……妨害データ、120……対数増幅
器、121……A/D変換器、122……クラッタ領域メモリ、1
24……クラッタ除去器、126……しきい値検出器、128…
…レンジビンカウンタ、129……ノイズ除去器、130……
しきい値発生器。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ペンシルビーム走査方式により３次元空間
   に形成する空中線ビームの仰角の低・高に対応してレン
   ジビン数とヒット数とを増・減して割り当てて覆域を走
   査する３次元レーダ装置のレーダ受信信号に含まれる妨
   害信号の検出とその到来方向の検出とを行う妨害信号検
   出装置において；前記レーダ受信信号から取得された対
   数ビデオ信号からクラッタ成分信号を除去するためのク
   ラッタ禁止ゲートを発生するメモリであって、クラッタ
   除去のためのクラッタ領域データが距離、方位および仰
   角の３次元のデータとして設定され、外部から入力され
   る距離データ、方位データおよび仰角方向に走査されて
   形成される１または２以上の空中線ビームをそれぞれ個
   別に指定する空中線ビーム番号データをアドレス信号と
   して前記クラッタ禁止ゲートを発生するクラッタ領域メ
   モリと；前記クラッタ禁止ゲートを受けてクラッタ成分
   信号の除去された対数ビデオ信号のうち受信機雑音に基
   づいて設定する所定ノイズレベルを越えた対数ビデオ信
   号に割り当てるべきレンジビン数の計数値に対するしき
   い値を発生するものであって、そのしきい値が仰角方向
   へ走査して形成される空中線ビームごとに仰角の低・高
   に対応して独立した値として設定され、前記空中線ビー
   ム番号データに応じて前記しきい値を発生するしきい値
   発生器と；を備えたことを特徴とする妨害信号検出装
   置。