JP2884949B2 - 目標検出器 - Google Patents

目標検出器

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JP2884949B2
JP2884949B2 JP4271460A JP27146092A JP2884949B2 JP 2884949 B2 JP2884949 B2 JP 2884949B2 JP 4271460 A JP4271460 A JP 4271460A JP 27146092 A JP27146092 A JP 27146092A JP 2884949 B2 JP2884949 B2 JP 2884949B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、地上または水上に設
置し、地面または水面より上方の空間に存在する目標を
検出する目標検出器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図12は従来からある目標検出器の一例
を示したブロック図である。図12において、2は2組
または4組のアンテナ群から構成されるアンテナB16
に接続される送受切替器、3は送受切替器2に接続され
パルス波を発生する送信機、4は送受切替器2に接続さ
れる受信機、5は距離検出器、6は受信機4からの出力
信号をレンジビンに分割し、そのレンジビンごとに信号
の振幅をビット列化するAD変換器、17はAD変換器
6に接続される角度検出器B、18は角度検出器B17
に接続され、またアンテナB16をマウントしアンテナ
B16をある角度範囲内で駆動するアンテナ駆動器であ
る。
【0003】従来の目標検出器は上記のように構成さ
れ、送信機3で発生したパルス波は送受切替器2を経由
してアンテナB16から空間に放射される。空間内に存
在する目標からのエコーは、アンテナB16で受信され
Σ系、Δ系に分離され、送受切替器2を経由し、受信機
4に入力される。ここで、アンテナB16はペンシルビ
ーム状の放射パターンをもつ2組または4組のアンテナ
群から構成され受信波のΣ系、Δ系への分離を行い、受
信機4内ではダウンコンバート、帯域制限、電圧レベル
調整等の処理が行われる。この受信機出力信号はAD変
換器6でレンジビンに分割され、レンジビンごとにその
振幅値がビット列化される。角度検出器B17では、Σ
系、Δ系それぞれのビット列化された受信機出力を入力
し、目標とアンテナB16のボアサイト軸との角度誤差
を検出し、その信号をアンテナ駆動器18に出力する。
アンテナ駆動器18は、アンテナB16をマウントし、
角度検出器B17からの角度信号を受けて、アンテナビ
ームの中心に目標がくるようにアンテナ面を駆動する。
【0004】従って、角度検出器B17からの角度信号
をうけて目標が常にアンテナのビーム中心にくるように
閉ループが組まれている構成となっている。なお目標の
角度情報は角度検出器B17の出力をモニタすることに
より得られる。距離検出器5は、送信機3からの送信ト
リガで距離計算を開始し、AD変換器6からのレンジビ
デオのある決まった位置を検出するよう閉ループ構成に
なっている。また、目標の距離情報は距離検出器5で計
算される距離データをモニタすることから得られる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の目
標検出器では、細いビームを使うので、広い角度を見る
ためにビームを走査しなければならず目標検出の高速化
に限界があるという問題点があった。
【0006】また目標の角度情報を得るために角度検出
ループを組んでいるため、構成が複雑になるという問題
点があった。
【0007】さらに目標の背景に大きな反射面積を持つ
物標が存在すると、ターゲットエコーはクラッタに埋も
れてしまい、目標を検出できない恐れがあるという問題
点があった。
【0008】この発明はかかる問題点を解決するために
なされたものであり、広範囲の空間に存在する目標の位
置を測定するのにビーム走査を必要としない目標検出器
を提供することを目的としている。
【0009】また簡単な構成で目標の角度情報を得るこ
とができる目標検出器を提供することを目的としてい
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる目標検
出器においては、ビーム幅の広いパターンをもつアンテ
ナを2個配置し、事前に取得したクラッタをクラッタデ
ータとして蓄えておくためのクラッタデータメモリを備
え、受信ビデオ信号からターゲットエコーを抽出するた
めのクラッタ抑圧器を用い、ハイブリッドと移相器とそ
れを駆動し2個のアンテナに到来するターゲットエコー
間の位相差を検出するためのドライバを接続し、距離検
出器からの距離情報と移相器からの位相差をもとに目標
の角度情報を算出する角度検出器を接続したものであ
る。
【0011】また、アンテナの放射パターンをアンテナ
パターンデータとして記憶しておくアンテナパターンメ
モリを備え、このアンテナパターンメモリからのアンテ
ナパターンデータを参照し角度情報の補正を行う角度補
正器を角度検出器に接続した。ここでアンテナパターン
データとは、この目標検出器のアンテナの放射パターン
をアンテナ試験装置により実測し、角度ビンごとにビッ
ト列化したものである。
【0012】また、外部指令によりAD変換器からの出
力をクラッタデータメモリに転送することができるスイ
ッチをAD変換器とクラッタデータメモリの間に接続し
たものである。
【0013】
【作用】上記のように構成された目標検出器では、ビー
ム幅の広いパターンを持つアンテナを2個配置し、空間
内の広い範囲をこれらのビームでカバーするため、ビー
ム走査の必要がなく目標検出の高速化が可能となる。
【0014】また、2個のアンテナ間に到来したエコー
の位相差と、距離検出器からの距離情報をもとに、角度
計算を行う角度検出器を接続することで、角度検出ルー
プを組む必要がなく、構成を簡略化することが可能とな
る。
【0015】さらに、事前に取得したクラッタをクラッ
タデータとして蓄えておくクラッタデータメモリとクラ
ッタ抑圧器を備えているため、このクラッタデータと受
信信号の相関をとることでクラッタを抑圧し、ターゲッ
トエコーを抽出することが可能となる。
【0016】また、アンテナの放射パターンをアンテナ
パターンデータとして記憶しておくアンテナパターンメ
モリを備え、減衰器を2個のクラッタ抑圧器のうち一方
移相器の間に接続しアンテナパターンメモリからのア
ンテナパターンデータを参照し、2個のクラッタ抑圧器
からの出力信号の振幅を合わせることにより測角精度向
上が可能となる。
【0017】また、外部指令で切換えられるスイッチを
AD変換器とクラッタデータメモリの間に接続し、AD
変換器の出力をクラッタデータメモリに転送できるよう
にすることにより、この目標検出器を設置時に、設置し
た地点でのクラッタデータを取得でき、目標検出の確率
を向上させることが可能となる。
【0018】
【実施例】実施例1. 図1は、この発明の一実施例を示すブロック図であり、
2〜6は上記従来装置と全く同一の物である。1はビー
ム幅の広いパターンをもつアンテナA、7は事前に取得
したクラッタをクラッタデータとして蓄えておくクラッ
タデータメモリ、8はAD変換器6からの出力信号とク
ラッタデータメモリ7の内容との相関をとり、ターゲッ
ト信号を抽出するクラッタ抑圧器、9は2個のクラッタ
抑圧器8から出力されるターゲット信号の位相を移動す
移相器、10は移相器9からの出力信号のうち一方の
信号の位相をπだけずらし、もう一方の信号との和を出
力するハイブリッド、11はハイブリッド10からの出
力信号により電力ベクトルを検出し、この電力ベクトル
を0に近づけるように移相器9を駆動するドライバ、1
2は距離検出器5からの距離情報とドライバ11から得
られる位相差により目標の角度情報を算出する角度検出
器Aである。
【0019】このように構成された目標検出器において
は、アンテナA1は、空間内の広い範囲をカバーするよ
うなビーム幅の広いパターンをもつために、ビーム走査
を行う必要がなくなり目標検出の高速化が可能となる。
しかしビーム幅が広いため従来装置と比較して受信信号
中のクラッタレベルが増加する。そこで事前に取得した
クラッタをクラッタデータとしてクラッタデータメモリ
7に記憶させておき、クラッタ抑圧器7でAD変換器6
の出力信号とクラッタデータメモリ7のクラッタデータ
との相関をとりクラッタを抑圧することで、ターゲット
エコーを抽出する。
【0020】2個のクラッタ抑圧器8のうち一方からの
出力信号はレンジビデオとして距離検出器5に入力され
る。距離検出器5では送信機3からの送信トリガにより
距離計算を開始し、検出した距離情報を角度検出器A1
2に出力する。移相器9は2個のクラッタ抑圧器8から
のターゲット信号を入力し、ドライバ11の指令により
これら2信号の位相を移動する。ハイブリッド10では
移相器9からの出力信号のうち一方の信号の位相をπだ
けずらし、もう一方の信号との和を出力する。ドライバ
11はハイブリッド10の出力信号から電力ベクトルを
検出し、この電力ベクトルを0に近づけるように移相器
を駆動する。
【0021】このようにして、AD変換器6からの出力
信号の電力ベクトルの差が最小になるように移相器9で
移動した信号の位相の移動量をドライバ11からモニタ
することにより、2個のアンテナA1に到来するターゲ
ットエコー間の位相差が得られる。角度検出器A12で
は距離検出器5からの距離情報とドライバ11から得ら
れる位相差をもとに目標の角度情報を算出できるので簡
単な構成で目標の角度情報を得ることができる。
【0022】図2は事前に取得したクラッタをクラッタ
データとしてクラッタデータメモリ7に格納する一例を
表す図である。このクラッタデータをレンジビンごとに
ビット列化したものをクラッタデータとしてクラッタデ
ータメモリ7に格納しておく。
【0023】図3はターゲットエコーとクラッタが混ざ
った受信信号からクラッタを抑圧しターゲットエコーを
抽出する原理図であり、図3(a)は受信信号、(b)
は事前に取得したクラッタ、(c)はクラッタ抑圧後の
信号を示す図である。ターゲットエコーTの振幅はクラ
ッタCの振幅に加算された状態で出力される。そこでク
ラッタデータメモリ7に格納されたクラッタデータを受
信信号から差引くことにより、ターゲットエコーを抽出
することができる。なお図3は原理を表す図であり、ア
ナログ信号の状態で説明しているが、実際には受信機出
力とクラッタデータはレンジビンごとにビット列化され
ており、同一レンジビンごとにビットの比較を行ないタ
ーゲットエコーを抽出する。
【0024】図4は角度検出器A12の動作原理を表す
図である。左側のアンテナA1から目標までの距離は距
離検出器5によって知ることができ、その距離をRとす
る。右側のアンテナA1から目標までの距離はRよりも
ドライバ11でモニタされる位相差分の距離だけ差が出
る。この位相差をΔφ、位相差分の距離をΔRとし、2
個のアンテナA1間の距離をDとすると、左側のアンテ
ナA1、右側のアンテナA1から見た目標の角度θ1
θ2 は“数1”により求められる。
【0025】
【数1】
【0026】またΔφとΔRの間には“数2”の関係が
ある。
【0027】
【数2】
【0028】ΔRは位相差Δφにより求まる。このよう
に距離検出器5、移相器9の出力が与えられれば各々の
アンテナA1から見た目標の角度を検出することができ
る。
【0029】実施例2.図5は図1の構成のものにおい
て2個のクラッタ抑圧器8のうち一方に減衰器13を接
続し、この減衰器13にアンテナパターンメモリ14を
接続したものを示す図である。
【0030】図6はアンテナ試験装置により実測された
アンテナA1のアンテナパターンを横軸に角度、縦軸に
受信電力利得をとり表したものの一例であり、図6
(a)は左側のアンテナA1、また(b)は右側のアン
テナA1のアンテナパターンを示す。図6のようにビー
ム幅の広いアンテナについては、製作する上で特性(特
にアンテナの放射パターン)を厳密にそろえることは困
難であるため、個々のアンテナの放射パターンをアンテ
ナ試験装置にて実測しそのデータを、角度ビンに分割
し、受信電力利得をビット列化したものをアンテナパタ
ーンメモリ14に格納しておく。
【0031】図5によれば、アンテナパターンメモリ1
4は角度検出器A12から得られた目標の角度情報を基
に、目標方向の受信電力利得情報を減衰器13に出力す
る。減衰器13では、アンテナパターンメモリ14から
の受信電力利得情報を基に2個のクラッタ抑圧器8の出
力信号の振幅合せを行なう。
【0032】図7はアンテナパターンメモリ14に格納
されたアンテナA1各々のアンテナパターンデータを用
いての補正の説明図である。2個のアンテナA1の放射
パターンは部分的に異なっているため、同一方向からの
エコーを受信しても、その受信波の電力レベルに差異が
生じる。そのため移相器9でターゲット信号の位相を移
動させても、ハイブリッド10の出力信号が0になるこ
とはほとんどない。そのためドライバ11は、ハイブリ
ッド10の出力信号の最小値を検出し、そのポイントで
移相器9におけるターゲット信号の位相移動量をモニ
タすることでその値を2個のアンテナA1に到来したタ
ーゲットエコーの位相差としてこの信号を角度検出器A
12に出力するわけであるが、放射パターンが大きく違
っている角度からターゲットエコーが到来した場合、図
8のようにハイブリッド10の出力信号の最小値を検出
することは困難となり、検出される位相差の誤差が増加
する。角度検出器A12はこの位相差を基に目標の角度
を検出するため、アンテナの放射パターンの違いは角度
情報に誤差を発生させる。
【0033】そこで、減衰器13とアンテナパターンメ
モリを図5のように接続し、角度検出器A12からの目
標の角度情報を基に、目標の角度方向の受信電力利得情
報を減衰器13に出力し、減衰器13では、2個のクラ
ッタ抑圧器8からのターゲット信号の振幅の振幅合せを
行なうことで、ハイブリッド10の出力信号を0にする
ターゲット信号の位相移動量すなわち2個のアンテナA
1に到来したターゲットエコーの位相差を正確に検出す
ることができる。このため精度の高い目標の角度情報を
得ることが可能となる。
【0034】なお図8(a)はターゲット信号の振幅が
合っている場合、(b)はターゲット信号の振幅が異っ
ている場合のハイブリッド10の出力信号を示す。
【0035】実施例3.図9は図1の構成のものにおい
てAD変換器6とクラッタデータメモリ7の間にスイッ
チ15を接続したものを示す図であり図9によれば、ス
イッチ15は、外部指令により切替えができ、この目標
検出器を設置する時に外部指令によりスイッチONとす
ると設置時のクラッタを取得しクラッタデータとして記
憶しておくことができる。
【0036】なお実施例1では事前に取得したクラッタ
をクラッタデータとしてクラッタデータメモリ7に格納
していたが、設置場所の地理的条件、気象条件等により
クラッタは異なるため、クラッタ抑圧器8でターゲット
エコーを抽出する際に、クラッタの消え残りが多くなっ
たり、逆にターゲットエコーが消えてしまったりして、
目標を検出できないことがあった。
【0037】図10はこの目標検出器を設置時のクラッ
タをクラッタデータとしてクラッタデータメモリ7にど
のようにして格納するかの説明図である。図10(a)
(b)に示す設置時のクラッタ(図10(a)は左側の
アンテナA1からのクラッタ、(b)は右側のアンテナ
A1からのクラッタ)は受信機4を通過後AD変換器6
でレンジビンごとにビット列化される。外部指令により
スイッチ15をONにするとこのビット列化されたクラ
ッタはクラッタデータとしてクラッタデータメモリ7に
入力され、このクラッタデータは左右のアンテナ別に、
またレンジビンごとに割当てられた番地のメモリ空間に
格納される。
【0038】図11は設置時のクラッタデータを用い
て、ターゲットエコーとクラッタが混ざった受信信号か
らクラッタを抑圧しターゲットエコーを抽出する原理図
である。クラッタデータメモリ7に格納された図11
(b)に示す設置時のクラッタデータを図11(a)の
受信信号から差引くことにより、図11(c)に示すよ
うにターゲットエコーを抽出することができる。なお図
11は原理を表す図であり、アナログ信号の状態で説明
しているが、実際には受信機出力と設置時のクラッタデ
ータをレンジビンごと比較し、同一レンジビンに現われ
る信号をクラッタとして除去する。
【0039】ところで上記説明では、アンテナA1が2
個の場合について述べたが、3個以上のアンテナA1を
用いることにより、目標位置の3次元情報を得ることが
可能である。
【0040】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を有する。
【0041】空間内の広い範囲をカバーできるビーム幅
の広いパターンをもつアンテナを使用しているので、ビ
ーム走査を行う必要がなく目標検出の高速化が可能とな
る。
【0042】また、2個のアンテナ間の到来エコーの位
相差と目標の距離情報から目標の角度情報を算出するた
め、角度検出ループを組む必要がなく構成を簡略化する
ことが可能である。
【0043】さらに、事前に取得したクラッタデータ
と、受信信号の相関をとることで、受信信号に含まれる
クラッタを抑圧し、ターゲットエコーを抽出することが
可能となる。
【0044】目標角度の違いによるアンテナ受信特性の
差異を、アンテナパターンデータを参照することによ
り、目標の角度情報の補正を行うことができ、精度の高
い測角が可能となる。
【0045】AD変換器とクラッタデータメモリの間に
スイッチを接続しAD変換器の出力をクラッタデータメ
モリに転送できるようにすることにより、この目標検出
器を設置した地点でのクラッタデータを取得でき、この
データを参照し受信信号との相関をとることにより測定
精度の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1を示すブロック図である。
【図2】クラッタデータメモリ7に事前に取得したクラ
ッタデータを格納する一例を示す図である。
【図3】ターゲットエコーとクラッタが混ざった受信信
号からクラッタを抑圧しターゲットエコーを抽出する原
理図である。
【図4】角度検出器A12の動作原理を示す図である。
【図5】この発明の実施例2を示すブロック図である。
【図6】アンテナ試験装置により実測されたアンテナA
1の放射パターンの一例を示す図である。
【図7】アンテナパターンデータを用いての補正の説明
図である。
【図8】ターゲット信号の振幅の差異と検出される位相
差の誤差との関係を示す図である。
【図9】この発明の実施例3を示すブロック図である。
【図10】クラッタデータメモリ7に、この目標検出器
を設置時のクラッタデータを格納する一例を示す図であ
る。
【図11】設置時のクラッタデータを用いて、ターゲッ
トエコーとクラッタが混ざった受信信号からクラッタを
抑圧しターゲットエコーを抽出する原理図である。
【図12】従来の目標検出器を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 アンテナA 2 送受切替器 3 送信機 4 受信機 5 距離検出器 6 AD変換器 7 クラッタデータメモリ 8 クラッタ抑圧器 9 移相器 10 ハイブリッド 11 ドライバ 12 角度検出器A 13 減衰器 14 アンテナパターンメモリ 15 スイッチ 16 アンテナB 17 角度検出器B 18 アンテナ駆動器
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−120975(JP,A) 特開 昭56−130670(JP,A) 特開 昭58−113875(JP,A) 特開 昭63−52079(JP,A) 特開 平1−263579(JP,A) 特開 平3−56882(JP,A) 実開 平5−84884(JP,U) 特公 昭45−36535(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビーム幅の広いパターンをもつ2個のア
    ンテナ、これらのアンテナの一方に接続される送受切替
    器、この送受切替器に接続される送信機、上記2個のア
    ンテナに対応して接続される2個の受信機、これら2個
    の受信機に各々接続され、受信機からの出力信号をレン
    ジビンに分割し、そのレンジビンごとに信号の振幅をビ
    ット列化する2個のAD変換器、事前に取得したクラッ
    タをクラッタデータとして蓄えておくためのクラッタデ
    ータメモリ、上記2個のAD変換器とクラッタデータメ
    モリに接続され上記受信機出力からクラッタを抑圧しタ
    ーゲット信号を抽出するための2個のクラッタ抑圧器、
    上記2個のクラッタ抑圧器のうちの一方からのレンジビ
    デオと上記送信機からの送信機トリガにより目標までの
    距離を算出するための距離検出器、上記2個のクラッタ
    抑圧器に接続され、各々のクラッタ抑圧器出力信号の位
    相を移動させるための移相器、この移相器に接続され一
    方の信号の位相をπだけずらし、もう一方の信号との和
    を出力するハイブリッド、このハイブリッドからの出力
    信号により電力ベクトルを検出し、この電力ベクトルを
    0に近づけるように上記移相器を駆動するドライバ、こ
    のドライバから得られる位相差と上記距離検出器からの
    距離情報より、目標の角度を算出するための角度検出器
    とを備えたことを特徴とする目標検出器。
  2. 【請求項2】 ビーム幅の広いパターンをもつ2個のア
    ンテナ、これらのアンテナの一方に接続される送受切替
    器、この送受切替器に接続される送信機、上記2個のア
    ンテナに対応して接続される2個の受信機、これら2個
    の受信機に各々接続され、上記受信機からの出力信号を
    レンジビンに分割し、そのレンジビンごとに信号の振幅
    をビット列化する2個のAD変換器、事前に取得したク
    ラッタをクラッタデータとして蓄えておくためのクラッ
    タデータメモリ、上記2個のAD変換器とクラッタデー
    タメモリに接続され上記受信機出力からクラッタを抑圧
    しターゲット信号を抽出するための2個のクラッタ抑圧
    器、上記2個のクラッタ抑圧器のうちの一方からのレン
    ジビデオと上記送信機からの送信機トリガにより目標ま
    での距離を算出するための距離検出器、アンテナの放射
    パターンをアンテナパターンデータとして記憶してお
    き、さらに角度検出器から得られる目標の角度情報を基
    に、目標方向の受信電力利得を出力するためのアンテナ
    パターンメモリ、上記他方のクラッタ抑圧器と上記アン
    テナパターンメモリに接続され、上記アンテナパターン
    メモリからのアンテナパターンデータを参照して上記2
    個のクラッタ抑圧器からの出力信号の振幅を合わせるた
    めの減衰器、この減衰器と上記一方のクラッタ抑圧器に
    接続され、上記減衰器と一方のクラッタ抑圧器からの出
    力信号の位相を合わせるための移相器、この移相器に接
    続され一方の信号の位相をπだけずらし、もう一方の信
    号との和を出力するハイブリッド、このハイブリッドか
    らの出力信号により電力ベクトルを検出し、この電力ベ
    クトルを0に近づけるように移相器を駆動するドライ
    バ、このドライバから得られる位相差と上記距離検出器
    からの距離情報より、目標の角度を算出するための角度
    検出器とを備えたことを特徴とする目標検出器。
  3. 【請求項3】 ビーム幅の広いパターンをもつ2個のア
    ンテナ、これらのアンテナの一方に接続される送受切替
    器、この送受切替器に接続される送信機、上記2個のア
    ンテナに対応して接続される2個の受信機、上記2個の
    受信機に各々接続され、上記受信機からの出力信号をレ
    ンジビンに分割し、そのレンジビンごとに信号の振幅を
    ビット列化する2個のAD変換器、設置時のクラッタを
    クラッタデータとして蓄えておくためのクラッタデータ
    メモリ、上記2個のAD変換器と上記クラッタデータメ
    モリの間に接続され外部指令によりON/OFFを行な
    うためのスイッチ、上記2個のAD変換器と上記クラッ
    タデータメモリに接続され上記受信機出力からクラッタ
    を抑圧し、ターゲット信号を抽出するための2個のクラ
    ッタ抑圧器、上記2個のクラッタ抑圧器のうちの一方か
    らのレンジビデオと上記送信機からの送信機トリガによ
    り目標までの距離を算出するための距離検出器、上記2
    個のクラッタ抑圧器に接続され、各々のクラッタ抑圧器
    出力信号の位相を移動させるための移相器、この移相器
    に接続され一方の信号の位相をπだけずらし、もう一方
    の信号との和を出力するハイブリッド、このハイブリッ
    ドからの出力信号により電力ベクトルを検出し、この電
    力ベクトルを0に近づけるように移相器を駆動するドラ
    イバ、このドライバから得られる位相差と上記距離検出
    器からの距離情報より、目標の角度を算出するための角
    度検出器とを備えたことを特徴とする目標検出器。
JP4271460A 1992-10-09 1992-10-09 目標検出器 Expired - Lifetime JP2884949B2 (ja)

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