JP2593186B2 - 方向識別機能をもつレーダ装置 - Google Patents

方向識別機能をもつレーダ装置

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JP2593186B2 JP63134501A JP13450188A JP2593186B2 JP 2593186 B2 JP2593186 B2 JP 2593186B2 JP 63134501 A JP63134501 A JP 63134501A JP 13450188 A JP13450188 A JP 13450188A JP 2593186 B2 JP2593186 B2 JP 2593186B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は象限検出信号を用いて基底電圧加算による電
圧特性の連続化を行い、全方位の目標存在方向の角度情
報を得ることのできる方向識別機能をもつレーダ装置に
関する。
〔従来技術、および発明が解決しようとする課題〕
従来、アクティブな目標検出装置として、単一の擬似
ランダムコード信号を用いて同一の送信および受信アン
テナで全方向の目標からの反射信号を相関処理し、目標
の接近に限り検出を行う目標検出レーダ装置が知られて
いる。これは目標までの距離が所定値以下になったこと
を検出するものであるが、その場合目標の方向は検出で
きなかった。
また、目標方向の検出装置として、それぞれ2個の送
信用および受信用アンテナを設け、送信アンテナで2個
以上の擬似ランダム・コード信号の投射象限と、受信用
アンテナを高速に切換えた受信象限とで検出象限パター
ンを合成し、相関処理を行い検出象限内の目標の微弱な
反射信号を検出し、目標の接近および目標方向情報を得
る方向識別レーダ装置がある。
これは目標が象限中央方向では明確に検出できるが隣
接した象限内の境界近傍では目標方向の象限判定が不明
確となる課題を有していた。
従来型の方向識別レーダ装置が第8図に示される。第
8図においてRF発振器15から出力される無線周波(RF)
出力は分配器16を介して一対の変調器17,18に送られ、
その夫々に擬似ランダム・コード発生器24,25から発生
した擬似ランダム・コードで変調された後に送信アンテ
ナ11,12を介して外部に放射される。この外部に放射さ
れた電波は目標物体により反射され一対の受信アンテナ
13,14より、マイクロ波スイッチング回路19に達する。
この受信入力はクロック発生器20のクロックとともにマ
イクロ波スイッチング回路19によりスイッチングを行
い、そのスイッチング出力はRF発振器15の出力とともに
復調器21に送られ、ホモダイン検波され電力分配器22に
おいて出力が4分配される。この分配された信号はそれ
ぞれ相関器26〜29により擬似ランダム・コード発生器2
4,25から発生された擬似ランダム・コードと同一のコー
ドで相関をとる。相関器26〜29からの出力は低減フィル
タ31〜34を介して判定器30に送信される。
判定器30は2個の比較器301,302と2個のスイッチ30
3,304とで構成され前記の相関器26,27の出力は夫々フィ
ルタ31,32を介して比較器301に入力して比較されてスイ
ッチ303に出力し、また相関器28,29の出力は夫々フィル
タ33,34を介して比較器302に入力して比較されてスイッ
チ304に出力する。前記クロック発生器20からの出力は
スイッチ303,304に入力され上記比較器301,302出力とと
もに入力されてスイッチ303からは出力X1,X2を、スイッ
チ304からは出力X3,X4が得られる。このスイッチ304は
クロック発生器20でつくられるタイミング・パルス信号
によって比較器302の出力を出力端X3,X4に、また、左右
それぞれの受信アンテナ13,14の受信切換えと同期して
切換えられ目標検出信号は左側の受信アンテナ13に接続
されている時は出力端X3に、受信アンテナ14に接続され
ている時は出力端X4に現われる。同様に比較器301の出
力は左右受信アンテナ13,14に同期し、夫々出力端X1,X2
に現われる。上記の左右受信アンテナ13,14は上下受信
アンテナ11,12との合成パターンにより第2図に示すよ
うに4方向のビーム1〜4が構成される。したがって、
左右受信アンテナ13,14の接続をマイクロ波スイッチン
グ回路で、また比較器301,302出力をスイッチ303,304に
より同期させ切換えるとビーム1の出力端はX3に、ビー
ム2はX4、ビーム3はX1、ビーム4はX2に目標検出信号
が現われることになる。
上記従来装置においては目標物体の接近と目標物体の
存在方向を検出しようとする場合、目標が象限中央方向
では明確に検出できるが象限の境界近傍では目標方向の
象限判定が不明確となるという問題点を有していた。
更にまた、複数種の擬似ランダムコードで変調したRF
電波を送受信するとともに、送信擬似ランダムコード信
号と受信擬似ランダムコード信号との相関を検出した後
に、相関出力レベルの比較を行い、相関出力を送受信機
部でスイッチングし、この送受信機部の出力による合成
パターン出力信号を用いて直流電圧信号を形成し、その
演算出力を用いて2値信号により目標の存在する象限と
範囲を判定する判定部を有する象限識別用レーダ装置が
開発された。
しかしながら上記従来の形式の象限識別用レーダ装置
においては、いずれも目標物体存在の検知が象限又は或
る特定の検知範囲にのみ存在することを検知するという
判定機能を有するものであった。
本発明の目的は、象限識別機能をもつレーダ装置によ
り目標物体を検出するにあたり、目標が或る距離以内に
接近したことを検知するのみならず、目標の存在方向の
角度をも検知し得るようにして、存在方向の検知情報を
送出する機能を向上せしめることにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によれば、それぞれ2個の送信用および受信用
アンテナを有するアンテナ部、複数種の擬似ランダムコ
ードで変調したRF電波を送受信するとともに、送信擬似
ランダムコード信号と受信擬似ランダムコード信号との
相関を検出した後に相関出力レベルの比較を行う送受信
機部、該送受信機部の相関出力をスイッチングするスイ
ッチ部、前記スイッチ部からの4個の出力信号(X1〜X
4)は演算増幅器とダイオードで構成される増幅器によ
り直流電圧信号に変換された後に、演算増幅器とコンデ
ンサにより構成され、かつ前記4個の出力信号(X1〜X
4)が断の場合には機能しないホールド部に記憶される
増幅及びホールド部を有し、目標からの反射信号を4象
限に対応した4個の送受合成のアンテナパターンを介し
て得た信号を直流電圧信号として形成し、各演算器出力
信号を算出する象限角度演算部、および該象限角度演算
部の出力により、個々の象限内の角度電圧に基底電圧を
加算して全方向の目標存在方向の角度を出力する角度加
算処理部、を具備する方向識別機能をもつレーダ装置、 が提供される。
〔実施例〕
本発明の一実施例としての方向識別機能をもつレーダ
装置を第1図に示す。
送受信アンテナ部10は一対の送信アンテナT(上)1
1、T(下)12と、一対の受信アンテナR(左)13、R
(右)14とより構成される。
送受信機部20のRF発振器15の発振出力は分配器16を介
して一対の変調器17,18に送られ、擬似ランダムコード
発生器23,24からの信号により変調されて被変調波は夫
々送信アンテナT(上)11、T(下)12から放射され
る。
一対の送信アンテナから投射される電波パターンは第
2図に、また受信アンテナのアンテナパターンは第3図
に示す如き形状である。
一対の受信アンテナR(左)13、R(右)14からの受
信入力はクロック発生器16のクロックと共にスイッチン
グ回路19に送られ、スイッチングされて復調器21に送ら
れる。復調器21の出力は電力分配器22に送られ、4分割
されて各相関器25,26,27,28に送られる。
それぞれの擬似ランダムコード発生器23,24からの信
号と各相関器入力とは相関され、その相関出力信号は各
低域フィルタを介して比較器291,292により相互に比較
され、送受信機部20の出力信号となる。
送受信機部20からの各出力信号は現象角度演算部30の
スイッチング回路31に送られる。2個のスイッチ311,31
2はクロック発生器16のクロックによりスイッチングさ
れる。この場合、第1のスイッチ311はクロックにより
(X1,X2)の間で、又第2のスイッチ312はクロックによ
り(X3,X4)の間で夫々スイッチング制御される。出力
端X1〜X4は左右受信アンテナ13,14の接続を切換えて4
方向のビーム1〜4の目標検出信号であって、送受信機
部20の出力信号である。
スイッチ部31からの出力信号は各ビームの信号を増幅
およびホールド処理部32において増幅処理した後に、直
流電圧信号B1,B2,B3,B4として4個の演算器No.1〜No.4
(331〜334)に送信され、各演算器No.1〜No.4には4個
の入力が入力される。
第1図に示す本発明の装置において、送受信アンテナ
部において合成された受信レベルのパターンは、第4図
に示す如き逆正接関数の形状で描出される。本発明装置
では演算部30の各演算器No.1〜No.4はユニバーサル三角
関数発生器であって(例えばアナログデバイス社製AD63
9型)、次の式により演算出力信号VSを算出する。
第4図に示すように目標が例えばIV象限の中央からθ
角度方向に存在すれば、目標からの反射電波はスイッチ
ングされたビーム1〜ビーム4により検出され、直流電
圧信号B1〜B4としてその夫々の受信レベルで出力され
る。
各演算器No.1〜No.4の演算出力信号は、第5図に示す
如く動作する。即ち演算器No.1(331)は直流電圧入力B
3,B4,B1,B2に対し、第I象限の目標物体の角度θ(θ=
90゜〜180゜)に対応して出力電圧VS Iを発生し、その
出力電圧は加算器41に送られる。加算器は第I象限では の電圧を基底電圧として目標物体の角度θを、縦座標VS
I、横座標θ(角度)より決定する。同様にして演算器
No.2(332)は出力電圧VS IIを出力し、加算器42におい
て基底電圧 を用いてスイッチ452よりθ=180゜〜270゜内の目標物
体角度を検出する。又演算器No.3(333)は出力電圧VS
IIIを出力し加算器43において基底電圧 を用いてスイッチ453よりθ=270゜〜0゜内の目標物体
角度を検出する。更に又演算器No.4(334)は出力電圧V
S IVを出力し、加算器44において基底電圧 を用いてスイッチ454よりθ=0゜〜90゜内の目標物体
角度を検出することになる。
更に各演算器にはインヒビット信号(H又はL)を出
力する機能を有し、第5図の実施例においては、演算器
No.1〜No.3は、インヒビットL信号をスイッチ451〜453
に送り、演算No.4はヒンヒビットH信号をスイッチ454
に送る。
即ち加算器(41〜44)では各現象I〜IVの角度電圧
(換言すればIV象限内で0、I象限内で90゜相当電圧、
II象限内で180゜相当電圧、III象限内では270゜相当電
圧)が加算され、したがって全周囲の角θ=0゜〜360
゜ 例えばIV象限内に目標が存在するとすれば0〜90゜内
の目標の方向の角度θを出力し、I象限内の目標90゜〜
180゜内の目標方向の角度θを出力する。
したがってインヒビット信号(H又はL)の機能は、
必要な角度演算以外の(例えばθ=0゜〜90゜以外の)
場合は完全に演算出力をなくすためにスイッチを追加
し、インヒビット信号により出力電圧を0にするための
ものである。
上記の説明よりIV象限内の目標物体の角度を演算する
に際し、0゜〜270゜はインヒビットL信号が作用し、
又90゜〜180゜もインヒビットL信号が作用し、0゜〜9
0゜の間のみインヒビットH信号が作用することにより
スイッチを動作させる。
〔発明の効果〕
本発明の装置によれば、2個以上の擬似ランダムコー
ド信号の投射ビーム・パターンと、高速に切換えた受信
ビームパターンとにより、ビームパターンの合成を行
い、相関器による相関処理の後に、各ビーム内の目標物
体からの微弱な反射信号を検知し、各々の合成パターン
について角度信号を演算して目標物体の方向を算出し、
目標物体のある距離以内への接近および目標方向の角度
情報を得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例としての方向識別機能を有す
るレーダ装置の構成図、 第2図および第3図は第1図の送受信アンテナにより合
成される送信パターンと受信パターンを夫々示す図、 第4図は各象限の送受信合成ビームパターンと目標物体
の方向を示す図、 第5図は第1図の角度演算および加算処理をI,II,III,I
V象限で行って目標物体の存在する角度を算出するブロ
ック図、 第6図は第5図の演算器出力対角度のIV象限の特性図、 第7図は各象限における目標物体の角度演算電圧対目標
物体角度(0゜〜360゜)の特性図、および 第8図は従来方式における目標物体の接近を検知する目
標物体検知装置を示す図、 である。 10……送受信アンテナ部、 11,12……送信アンテナ、 13,14……受信アンテナ、 15……RF発振器、16……分配器、 17,18……変調器、 19……スイッチング回路、 20……送受信機部、201……クロック発生器、 21……復調器、22……電力分配器、 23,24……擬似ランダムコード発生器、 25,26,27,28……相関器、 251〜281……低域フィルタ、 291,292……比較器、30……現象角度演算部、 31……スイッチ部、311,312……スイッチ、 32……増幅およびホールド部、 33……演算器部、331〜334……演算器、 40……角度加算処理部。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】それぞれ2個の送信用および受信用アンテ
    ナを有するアンテナ部、 複数種の擬似ランダムコードで変調したRF電波を送受信
    するとともに、送信擬似ランダムコード信号と受信擬似
    ランダムコード信号との相関を検出した後に相関出力レ
    ベルの比較を行う送受信機部、 該送受信機部の相関出力をスイッチングするスイッチ
    部、 前記スイッチ部からの4個の出力信号(X1〜X4)は演算
    増幅器とダイオードで構成される増幅器により直流電圧
    信号に変換された後に、演算増幅器とコンデンサにより
    構成され、かつ前記4個の出力信号(X1〜X4)が断の場
    合には機能しないホールド部に記憶される増幅及びホー
    ルド部を有し、目標からの反射信号を4象限に対応した
    4個の送受合成のアンテナパターンを介して得た信号を
    直流電圧信号として形成し、各演算器出力信号を算出す
    る象限角度演算部、および 該象限角度演算部の出力により、個々の象限内の角度電
    圧に基底電圧を加算して全方向の目標存在方向の角度を
    出力する角度加算処理部、 を具備する方向識別機能をもつレーダ装置。
  2. 【請求項2】逆正接関数を用いて目標の存在する象限範
    囲及び目標の方向角の演算を行うことを特徴とする請求
    項1記載の方向識別機能をもつレーダ装置。
  3. 【請求項3】逆正接関数を用いて目標の象限範囲の演算
    を行うために演算名入力をB1,B2,B3,B4とし、角象限の
    演算器出力VS I,VS II,VS III,VS IVを次式 により算出することを特徴とする請求項1記載の方向識
    別機能をもつレーダ装置。
  4. 【請求項4】合成パターン出力信号を用いて象限検出の
    演算出力信号を算出し、更に個々の象限内の角度電圧に
    基底電圧を加算して電圧特性を連続化し、角度情報の直
    読可能を特徴とする、請求項1記載の方向識別機能をも
    つレーダ装置。
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