JP2605495B2 - ２次監視レーダにおける信号処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２次監視レ−ダにおけ
る信号処理装置に係り、特にレ−ダ電波の多重反射に起
因する検知航空機の擬像発生を識別してそれの抑圧等を
可能とし、出力デ−タの品質を改善する擬像識別方式に
関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、２次監視レ−ダ（ＳＳ
Ｒ：SecondarySurveillance Rada)は、航空交通管制の
援助施設であり、地上設備として、空中線、質問装置
（送信機及び受信機）、信号処理装置等を備え、質問装
置（Interrogator）から質問信号を空間に発射し、それ
を受信した航空機の応答装置（Transponder)が解読後返
送する応答信号を質問装置が受信し、信号処理装置で解
読して航空機からの種々の情報を得、それをレーダスコ
ープ上に表示等するシステムである。

【０００３】ところで、このシステムでは、航空機から
の不要な応答として、サイドローブ放射によるものと、
レーダ電波の多重反射によって発生する擬似応答とがあ
り、これらは空中線の放射パターンを数種類（図３）と
し、複数のパルス（図４）を放射することによって抑圧
するようにしている。なお、擬似応答に対する改善策は
ＩＩＳＬＳ (Improved InterrogationSidelob Suprress
ion）と呼ばれている。また、この擬似応答は、光学的
な擬像と同じである。

【０００４】空中線の放射パターンは、図３に示すよう
に、主開口の和パターンと主開口の差パターンとバ
ックフィルラジエータによって得られる後方パターン
とからなるが、航空機と信号授受する放射パターンには
２種類ある。１つは水平面内で鋭い指向性を示す主ビー
ムパターンであり、これは主開口の和パターン（図３
）によって形成される。他の１つはオメガビームパタ
ーンと呼ばれ、これは主開口の差パターン（図３）と
後方パターン（図３）との合成によって形成されるも
ので、主ビームのサイドローブを覆う特殊な指向特性を
持ったパターンである。

【０００５】まず、通常の動作は次のようになってい
る。主ビームパターンは、空中線の方位面内での連続的
な回転に伴い方位角方向に回転しながら質問信号を空間
に発射する。質問信号は時間間隔が定められたパルス列
で構成される（図４中の（Ｐ１）、（Ｐ３））。主ビー
ム内に存在する航空機はこの質問信号を受信し、パルス
（Ｐ１）と同（Ｐ３）間のパルス間隔が所定値であれば
正規の質問信号であると認識し、自動的に応答信号を発
射する。

【０００６】次いで、サイドローブ放射による不要な応
答の抑圧は次のようにして行われる。図４中のパルス
（Ｐ２）は、航空機からの不要な応答を防ぐための信号
で、オメガビームパターンによってのみ放射される。主
ビームパターンのサイドローブ領域にある航空機へはパ
ルス（Ｐ１），同（Ｐ２），同（Ｐ３）の一連の信号が
放射されるが、オメガビームパターンの空中線の絶対利
得は主ビームパターンのサイドローブの絶対利得よりも
常に高くなるように設計されているので、航空機へはパ
ルス（Ｐ２）がパルス（Ｐ１）や同（Ｐ３）よりも強く
届くことになる。この場合、航空機に搭載されている応
答装置は、パルス（Ｐ１），同（Ｐ２）の連続した信号
が検出されると、自動的にパルス（Ｐ２）の受信直後か
ら約３５μｓの間受信を禁止する禁止ゲートを発生す
る。その結果、パルス（Ｐ２）が受信されてから６μｓ
ないし１９μｓ後に到来するパルス（Ｐ３）はこの禁止
ゲートによって受信が拒絶される。従って、応答装置で
は、パルス（Ｐ３）を検出できなくなり、サイドローブ
放射による不要な応答が抑圧される。

【０００７】また、ＩＩＳＬＳ方式の原理は次のように
なっている。ＳＳＲ空中線の主ビームパターンからは、
パルス（Ｐ１）を通常システムで用いる電力の半分の電
力で放射し、パルス（Ｐ３）については従来通りの電力
で放射する。一方、オメガビームパターンからは、パル
ス（Ｐ１）を残り半分の電力で放射し、またパルス（Ｐ
２）を従来通りの電力で放射する。

【０００８】今、航空機が擬像を発生する可能性のある
位置に存在する場合を仮定すると、オメガビームパター
ンから直接最短距離で届く電波と、建物や山等の障害物
にて反射された主ビームパターンからの電波との両者が
ほぼ同時に到達するが、厳密に言えば、この両者の電波
伝搬経路の長さの違いから反射を受けた電波が遅れて受
信されることになる。

【０００９】ここで、航空機の応答装置には、パルス
（Ｐ１）と同（Ｐ２）とのペアパルスが検知されると、
自動的に約３５μｓの禁止ゲートを発生しその間の受信
を拒絶する機能があるので、このオメガビームパターン
からの信号を受ければ、即座にその機能が働き、その直
後に受信される反射経路からの擬像を発生させる信号は
この応答装置の内部で抑圧され、擬似応答が回避され
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した多重反射によ
る擬似応答に対する改善を与える従来のＩＩＳＬＳ方式
は航空機において擬似応答を抑圧する方式であるが、こ
の方式には、その動作原理から推察される如く次に示す
２つの性能上の限界がある。まず、擬似応答を抑圧でき
るためにはオメガビームパターンから発射されたパルス
（Ｐ１）が航空機に到達することが条件である。即ち、
オメガビームパターンの有効覆域でのみ有効であり、そ
れ以遠の航空機は擬似応答を抑圧できない。また、直接
伝搬する経路と反射を受ける経路との差が約５，２５０
ｍ（３５μｓ）を越える場合は、禁止ゲートが終了した
後に反射経路からの電波が到来することとなり、同様に
その航空機は擬似応答を抑圧できない。

【００１１】本発明の目的は、航空機からの受信信号が
多重反射による擬似応答であるか否かの擬像識別機能を
備えた２次監視レーダにおける信号処理装置を提供する
ことにある。

【００１２】

【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２次監視レーダにおける信号処理装置は次
の如き構成を有する。即ち、第１発明の２次監視レーダ
における信号処理装置は、２次監視レーダにおける信号
処理装置において； オメガビームにて受信された信号
をレーダのヒット毎に記憶し、主ビームにて受信された
応答信号に関するヒット毎の振幅推移が差パターンに合
致しているか否かを判定する手段； を設けたことを特
徴とするものである。

【００１３】また、第２発明の２次監視レーダにおける
信号処理装置は、２次監視レーダにおける信号処理装置
において； オメガビームにて受信された信号をレーダ
のヒット毎に記憶し、主ビームにて受信された応答信号
に関するヒット毎の振幅推移が差パターンに合致してい
るか否かを判定する手段と； 前記判定手段が合致して
いないと判定したときそのときの受信信号たる応答信号
を目標信号として出力することを禁止する手段と； を
設けたことを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】次に、前記の如く構成される本発明の２次監視
レーダにおける信号処理装置の作用を説明する。今、質
問信号が地上局から反射物を経由して航空機へ届く経路
とは逆に、応答信号が航空機から発射され同様に反射物
を経由して地上局で受信される場合を想定する。

【００１５】地上局の空中線は、和パターンと差パター
ンの両系統でこの応答信号を捕捉するようになってお
り、信号検知の目的で和パターンを利用し、信号受信時
の空中線サイドローブによる影響を改善する目的で差パ
ターンを利用しているが、差パターンの指向特性は、主
ビーム（和パターン）の最大利得方向を中心に極力左右
対称なパターンが得られるように注意深く設計されてい
る。従って、障害物による反射がなく自由空間を歪みな
く通過してきた応答信号は、差パターンの特性に従った
信号強度で受信される。一方、反射を受けてきた信号に
対する差パターンでの受信パターンは、反射物体が理想
的な鏡面でないため、もはや所期の対称性は得られな
い。

【００１６】本発明は、以上の事実に着目したもので、
受信信号が反射を受けたものか否かを、差パターンによ
る受信強度の推移が正規の差パターンに近いか否かによ
り判別する。そして、用途に応じて、その判別結果を付
して受信信号を目標信号（応答信号）として出力する
（第１発明）、あるいは、その受信信号が反射を受けた
ものであるときは目標信号として出力するのを禁止する
（第２発明）。

【００１７】斯くして、本発明によれば、従来のＩＩＳ
ＬＳ 方式の性能限界を克服でき、より広範囲な条件下
での擬像応答の抑圧を期待できる効果がある。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明の一実施例に係る信号処理装置を
備える２次監視レーダ（ＳＳＲ）の系統構成例を示す。
図１において、航空機１にて発射された応答信号は障害
物２に当たりここで反射を受けＳＳＲの空中線３に受信
される。空中線３には、前述したように、和パターン
（主ビームパターン）を形成する信号出力、並びに、差
パターン（実際にはオメガビームパターン）を形成する
出力があり、これらは本体装置４に入力する。

【００１９】この２種類の受信信号は受信装置６及び同
７にて増幅・検波され、次段の信号処理装置８に供給さ
れる。この信号処理装置には、主ビームで検出された信
号の中から真の応答信号のみを抽出する目標検出機能を
本来的に備えるが、この機能は主ビームからの信号だけ
を使用するので、これだけでは入力信号が直接波と反射
波のいずれによるものか判別できない。そこで、本実施
例では、例えば図２に示すような擬像識別回路を設けて
ある。

【００２０】図２において、この擬像識別回路は、目標
検出回路２１、差信号判別回路２２及びゲート回路２３
を備える。目標検出回路２１は、前記したように、主ビ
ーム信号から真とおぼしき応答信号を検出する。検出さ
れた応答信号は差信号判別回路２２とゲート回路２３に
出力される。

【００２１】差信号判別回路２２は、記憶回路を備え
る。これには、振幅推移分布が正規の差パターン分布と
なる振幅推移データを予め設定してある。これは、直接
自由空間を伝搬して到来してきた信号をオメガビームで
受信した場合のレーダヒット毎の振幅推移を示すもので
ある。この差信号判別回路２２は、オメガビーム信号を
受けて、それをレーダのヒット毎に記憶する。即ち、実
際にオメガビームにて受信された信号のレーダヒット毎
の振幅推移が記憶される。

【００２２】そして、この差信号判別回路２２は、目標
検出回路２１から検出された応答信号が入力すると、予
め設定してある振幅推移データと実際に取得した振幅推
移データとを比較し、その推移分布の一致不一致を判定
する。航空機１からの応答信号が、直接自由空間を伝搬
して到来してきたものである場合にはその振幅推移分布
は予め設定してある振幅推移データの分布（差パターン
の分布）と一致するが、障害物２で一旦反射して到来す
るような場合にはその振幅推移分布は差パターンの分布
から外れたものとなる。判定結果は識別信号として外部
に出力されるとともに、ゲート回路２３に制御信号とし
て出力される。

【００２３】ゲート回路２３は、判定結果が一致のとき
は目標検出回路２１の出力を目標信号として出力し、判
定結果が不一致のときは目標検出回路２１の出力が目標
信号として出力されるのを禁止する。なお、判定結果の
一致不一致に拘らず目標信号を必要とする場合には、こ
のゲート回路２３は不要となることは言うまでもない。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の２次レー
ダ監視装置における信号処理装置によれば、航空機から
応答信号を受信するに際して、オメガビームによる受信
を並行して行い、受信信号が反射を受けたものか否か
を、差パターンによる受信強度の推移が正規の差パター
ンに近いか否かにより判別する手段を設け、用途に応じ
て、その判別結果を付して受信信号を目標信号（応答信
号）として出力する（第１発明）、あるいは、その受信
信号が反射を受けたものであるときは目標信号として出
力するのを禁止する（第２発明）ようにしたので、従来
のＩＩＳＬＳ方式の性能限界を克服でき、より広範囲な
条件下での擬像応答の抑圧を期待できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る信号処理装置を備える
２次レーダ監視装置の系統構成ブロック図である。

【図２】本発明の信号処理装置が備える擬像識別回路の
構成ブロック図である。

【図３】空中線の種々の放射パターンを示す特性図であ
る。

【図４】質問信号の時間関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 航空機 ２ 障害物 ３ 空中線 ４ 本体装置 ５ 送信装置 ６ 受信装置 ７ 受信装置 ８ 信号処理装置 ２１ 目標検出回路 ２２ 差信号判別回路 ２３ ゲート回路

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２次監視レーダにおける信号処理装置に
   おいて； オメガビームにて受信された信号をレーダの
   ヒット毎に記憶し、主ビームにて受信された応答信号に
   関するヒット毎の振幅推移が差パターンに合致している
   か否かを判定する手段； を設けたことを特徴とする２
   次監視レーダにおける信号処理装置。
2. 【請求項２】 ２次監視レーダにおける信号処理装置に
   おいて； オメガビームにて受信された信号をレーダの
   ヒット毎に記憶し、主ビームにて受信された応答信号に
   関するヒット毎の振幅推移が差パターンに合致している
   か否かを判定する手段と； 前記判定手段が合致してい
   ないと判定したときそのときの受信信号たる応答信号を
   目標信号として出力することを禁止する手段と； を設
   けたことを特徴とする２次監視レーダにおける信号処理
   装置。