JP3002738B2 - マルチバンドレーダの信号処理方法 - Google Patents
マルチバンドレーダの信号処理方法Info
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- JP3002738B2 JP3002738B2 JP5126082A JP12608293A JP3002738B2 JP 3002738 B2 JP3002738 B2 JP 3002738B2 JP 5126082 A JP5126082 A JP 5126082A JP 12608293 A JP12608293 A JP 12608293A JP 3002738 B2 JP3002738 B2 JP 3002738B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の周波数帯域を使
用するレーダ、すなわちマルチバンドレーダに関し、特
にその信号処理方式に関する。
用するレーダ、すなわちマルチバンドレーダに関し、特
にその信号処理方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１０には、レーダ受信機の一般的な構
成が示されている。この図には、ＲＦ増幅器１０、ミキ
サ１２、ＩＦ増幅器１４、検波器１６、ＳＴＣ回路１
８、ＡＤ変換器２０及び表示器２２が示されている。
成が示されている。この図には、ＲＦ増幅器１０、ミキ
サ１２、ＩＦ増幅器１４、検波器１６、ＳＴＣ回路１
８、ＡＤ変換器２０及び表示器２２が示されている。
【０００３】周囲に存在する物標をレーダにより捕捉し
ようとする場合、まず、図示しないレーダ送信機から出
力される高周波（ＲＦ）信号がアンテナから無線送信さ
れる。送信されたＲＦ信号は物標等により反射され、反
射波がアンテナにより受信される。アンテナにより受信
された反射信号、すなわち図１０における受信入力は、
ＲＦ増幅器１０によって増幅された後、ミキサ１２によ
り参照信号と混合され、中間周波数（ＩＦ）信号に変換
される。ＩＦ増幅器１４はこれを増幅し、検波器１６は
検波する。ＳＴＣ回路１８は、検波器１６から出力され
る信号に、従来周知のＳＴＣ（sensitivity time contr
ol）処理を施す。ＡＤ変換器２０は、ＳＴＣ処理された
信号をディジタルデータに変換する。このディジタルデ
ータについては、座標変換処理等、所定の処理が施され
た上で、映像信号として表示器２２に供給される。表示
器２２の画面上には、所定の表示モード及びレンジで、
レーダ映像が表示される。
ようとする場合、まず、図示しないレーダ送信機から出
力される高周波（ＲＦ）信号がアンテナから無線送信さ
れる。送信されたＲＦ信号は物標等により反射され、反
射波がアンテナにより受信される。アンテナにより受信
された反射信号、すなわち図１０における受信入力は、
ＲＦ増幅器１０によって増幅された後、ミキサ１２によ
り参照信号と混合され、中間周波数（ＩＦ）信号に変換
される。ＩＦ増幅器１４はこれを増幅し、検波器１６は
検波する。ＳＴＣ回路１８は、検波器１６から出力され
る信号に、従来周知のＳＴＣ（sensitivity time contr
ol）処理を施す。ＡＤ変換器２０は、ＳＴＣ処理された
信号をディジタルデータに変換する。このディジタルデ
ータについては、座標変換処理等、所定の処理が施され
た上で、映像信号として表示器２２に供給される。表示
器２２の画面上には、所定の表示モード及びレンジで、
レーダ映像が表示される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような構成を有す
る従来のレーダ装置では、例えばレーダ装置を船舶等の
移動体に搭載した場合、海面によるマルチパス（ロービ
ング）のため、レーダ装置の近距離において、反射信号
強度が低下するエリア（ロービングエリア）が発生す
る。その結果、物標の欠落が生じてしまい、当該移動体
の安全な運行に支障となる。
る従来のレーダ装置では、例えばレーダ装置を船舶等の
移動体に搭載した場合、海面によるマルチパス（ロービ
ング）のため、レーダ装置の近距離において、反射信号
強度が低下するエリア（ロービングエリア）が発生す
る。その結果、物標の欠落が生じてしまい、当該移動体
の安全な運行に支障となる。
【０００５】また、物標の形状によっては、反射信号強
度が変動する。すなわち、ＲＦ信号の高周波位相特性に
起因して、反射信号強度が変動する。すると、受信した
信号から当該物標が欠落することとなる。この点も、搭
載に係る船舶等の安全運行には不都合である。
度が変動する。すなわち、ＲＦ信号の高周波位相特性に
起因して、反射信号強度が変動する。すると、受信した
信号から当該物標が欠落することとなる。この点も、搭
載に係る船舶等の安全運行には不都合である。
【０００６】本発明は、このような問題を解決すること
を課題としてなされたものであり、複数の相異なる周波
数帯域でレーダ送受信を実行するマルチバンドレーダの
技術を応用し、かつ変形することにより、ロービングエ
リアの影響を解消しかつ形状に起因した物標の欠落を防
止するとともに、複数の周波数帯域それぞれに固有の利
点を併せ実現できるようにすることを目的とする。
を課題としてなされたものであり、複数の相異なる周波
数帯域でレーダ送受信を実行するマルチバンドレーダの
技術を応用し、かつ変形することにより、ロービングエ
リアの影響を解消しかつ形状に起因した物標の欠落を防
止するとともに、複数の周波数帯域それぞれに固有の利
点を併せ実現できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の信号処理方法は、移動体への搭載に
適し、互いに異なる周波数帯域に属する複数種類の信号
を送信し反射波を受信して複数種類のレーダ信号を得る
マルチバンドレーダの信号処理方法において、上記複数
種類のレーダ信号のうち少なくとも２種類を振幅加算す
る第１のステップと、上記複数種類のレーダ信号のうち
少なくとも２種類を振幅乗算する第２のステップと、こ
れら振幅加算及び振幅乗算の結果を振幅加算することに
より合成レーダ信号を生成する第３のステップと、を有
することを特徴とする。
るために、本発明の信号処理方法は、移動体への搭載に
適し、互いに異なる周波数帯域に属する複数種類の信号
を送信し反射波を受信して複数種類のレーダ信号を得る
マルチバンドレーダの信号処理方法において、上記複数
種類のレーダ信号のうち少なくとも２種類を振幅加算す
る第１のステップと、上記複数種類のレーダ信号のうち
少なくとも２種類を振幅乗算する第２のステップと、こ
れら振幅加算及び振幅乗算の結果を振幅加算することに
より合成レーダ信号を生成する第３のステップと、を有
することを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明の信号処理方法においては、まず、第１
のステップにより、異なる周波数帯域を使用して得た複
数種類のレーダ信号のうち、少なくとも２種類が振幅加
算される。また、第２のステップにより、上記複数種類
のレーダ信号のうち少なくとも２種類が振幅乗算され
る。さらに、第３のステップにより、これら振幅加算及
び振幅乗算の結果を振幅加算することにより、合成レー
ダ信号が生成される。従って、本発明においては、単一
の周波数帯域を使用したレーダ装置における問題点のう
ち、ロービングエリアや物標形状等に起因した物標の欠
落が生じない。また、上記複数の周波数帯域それぞれに
固有の作用が併せ生じる。
のステップにより、異なる周波数帯域を使用して得た複
数種類のレーダ信号のうち、少なくとも２種類が振幅加
算される。また、第２のステップにより、上記複数種類
のレーダ信号のうち少なくとも２種類が振幅乗算され
る。さらに、第３のステップにより、これら振幅加算及
び振幅乗算の結果を振幅加算することにより、合成レー
ダ信号が生成される。従って、本発明においては、単一
の周波数帯域を使用したレーダ装置における問題点のう
ち、ロービングエリアや物標形状等に起因した物標の欠
落が生じない。また、上記複数の周波数帯域それぞれに
固有の作用が併せ生じる。
【０００９】まず、ロービングエリアは送信周波数に依
存しつつ発生する。従って、マルチバンドレーダにおい
ては、使用する各周波数毎にロービングエリアが発生す
る。ロービングエリアにおいては、レーダ信号にエコー
（反射波を示す情報）は現れない。一方で、本発明にお
いては、第１のステップにおいて振幅加算の対象とされ
るレーダ信号のうち一方に何らかのエコーが現れている
限り、合成レーダ信号に何らかのエコーが現れる。すな
わち、エコーが現れていない状態をレーダ信号値＝０と
表したとすると、第１のステップにおいて振幅加算の対
象とされたレーダ信号が共に０とならない限り、合成レ
ーダ信号は０とならない。従って、本発明においては、
第１のステップにおいて振幅加算の対象とされるレーダ
信号のロービングエリアが重複しない限り、合成レーダ
信号からは、ロービングエリアに起因して物標が消失す
ることはない。従って、ロービングエリアに起因した物
標の消失が、著しく抑制・防止される。
存しつつ発生する。従って、マルチバンドレーダにおい
ては、使用する各周波数毎にロービングエリアが発生す
る。ロービングエリアにおいては、レーダ信号にエコー
（反射波を示す情報）は現れない。一方で、本発明にお
いては、第１のステップにおいて振幅加算の対象とされ
るレーダ信号のうち一方に何らかのエコーが現れている
限り、合成レーダ信号に何らかのエコーが現れる。すな
わち、エコーが現れていない状態をレーダ信号値＝０と
表したとすると、第１のステップにおいて振幅加算の対
象とされたレーダ信号が共に０とならない限り、合成レ
ーダ信号は０とならない。従って、本発明においては、
第１のステップにおいて振幅加算の対象とされるレーダ
信号のロービングエリアが重複しない限り、合成レーダ
信号からは、ロービングエリアに起因して物標が消失す
ることはない。従って、ロービングエリアに起因した物
標の消失が、著しく抑制・防止される。
【００１０】次に、物標の形状に起因した物標の欠落に
ついても、同様の議論が成り立つ。すなわち、本発明の
第１のステップにおいて振幅加算の対象とされたレーダ
信号が共に０となる確率が著しく低いから、物標の形状
に起因して合成レーダ信号から物標が欠落する可能性は
著しく低くなる。
ついても、同様の議論が成り立つ。すなわち、本発明の
第１のステップにおいて振幅加算の対象とされたレーダ
信号が共に０となる確率が著しく低いから、物標の形状
に起因して合成レーダ信号から物標が欠落する可能性は
著しく低くなる。
【００１１】さらに、本発明の第２のステップにおいて
は送信周波数が異なる複数種類のレーダ信号を振幅乗算
している。従って、レーダの性能を示す諸元のうち方位
又は仰角確度（分解能、精度）や距離確度（分解能、精
度）のように振幅乗算により強調し合う諸元について
は、振幅乗算の対象となる複数種類のレーダ信号のうち
好ましい特性を示す送信周波数に係るレーダ信号の性能
が現れ、あるいはより優れた性能が現れる。具体的に
は、より高周波の帯域で良好となる方位若しくは仰角確
度（分解能、精度）及び距離確度（分解能、精度）は、
比較的高い送信周波数に係る性能よりよい性能となる。
は送信周波数が異なる複数種類のレーダ信号を振幅乗算
している。従って、レーダの性能を示す諸元のうち方位
又は仰角確度（分解能、精度）や距離確度（分解能、精
度）のように振幅乗算により強調し合う諸元について
は、振幅乗算の対象となる複数種類のレーダ信号のうち
好ましい特性を示す送信周波数に係るレーダ信号の性能
が現れ、あるいはより優れた性能が現れる。具体的に
は、より高周波の帯域で良好となる方位若しくは仰角確
度（分解能、精度）及び距離確度（分解能、精度）は、
比較的高い送信周波数に係る性能よりよい性能となる。
【００１２】また、本発明の第１のステップにおいては
送信周波数が異なる複数種類のレーダ信号を振幅加算し
ている。これらのレーダ信号の間の相関は、例えばレー
ダ信号と雑音（クラッタ等を含む）との相関に比べ十分
強いから、シークラッタやウェザークラッタ等に対し、
強いレーダが実現される。この作用は、第２のステップ
による振幅乗算項によっても強調される。例えば本発明
において使用する周波数帯域がＸバンド及びＳバンドで
ある場合、第１のステップにおける振幅加算のみならず
第２のステップにおける振幅乗算により、Ｓバンドで得
られる以上のシークラッタ抑圧特性が実現される。ま
た、これらの周波数帯域は雨滴等に比べ波長が十分短い
周波数帯域であるため、周波数が高いほどウェザークラ
ッタが強くなるという関係が成立する。従って、本発明
においては、第１のステップにおける振幅加算のみなら
ず第２のステップにおける振幅乗算により、Ｓバンドで
得られる以上のウェザークラッタ抑圧特性が実現され
る。
送信周波数が異なる複数種類のレーダ信号を振幅加算し
ている。これらのレーダ信号の間の相関は、例えばレー
ダ信号と雑音（クラッタ等を含む）との相関に比べ十分
強いから、シークラッタやウェザークラッタ等に対し、
強いレーダが実現される。この作用は、第２のステップ
による振幅乗算項によっても強調される。例えば本発明
において使用する周波数帯域がＸバンド及びＳバンドで
ある場合、第１のステップにおける振幅加算のみならず
第２のステップにおける振幅乗算により、Ｓバンドで得
られる以上のシークラッタ抑圧特性が実現される。ま
た、これらの周波数帯域は雨滴等に比べ波長が十分短い
周波数帯域であるため、周波数が高いほどウェザークラ
ッタが強くなるという関係が成立する。従って、本発明
においては、第１のステップにおける振幅加算のみなら
ず第２のステップにおける振幅乗算により、Ｓバンドで
得られる以上のウェザークラッタ抑圧特性が実現され
る。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。なお、図１０に示される従来例と同様
の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
基づき説明する。なお、図１０に示される従来例と同様
の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００１４】図１及び図２には、本発明の第１及び第２
実施例に係るレーダ受信機の構成が示されている。第１
実施例は本発明の特徴に係る信号処理をアナログ段階で
実行する構成の例であり、第２実施例はディジタル段階
で実行する構成の例である。
実施例に係るレーダ受信機の構成が示されている。第１
実施例は本発明の特徴に係る信号処理をアナログ段階で
実行する構成の例であり、第２実施例はディジタル段階
で実行する構成の例である。
【００１５】これらいずれの実施例においても、ＲＦ増
幅器１０〜ＳＴＣ回路１８が２系統設けられている。こ
れらのうち一方の系統はＸバンド受信入力に係る系統で
あり、他方の系統はＳバンド受信出力に係る系統であ
る。すなわち、図示しないレーダ送信機はＸバンド及び
Ｓバンドで送信を行い、図１又は図２のレーダ受信機は
図示しないアンテナを介してＸバンド及びＳバンドの反
射波を入力する。第１実施例においては２個のＳＴＣ回
路１８の出力がフィルタ２４を介してＡＤ変換器２０に
接続されている。第２実施例においてはＡＤ変換器２０
も２個設けられており、これらのＡＤ変換器２０の出力
がフィルタ２６を介して表示器２２に接続されている。
幅器１０〜ＳＴＣ回路１８が２系統設けられている。こ
れらのうち一方の系統はＸバンド受信入力に係る系統で
あり、他方の系統はＳバンド受信出力に係る系統であ
る。すなわち、図示しないレーダ送信機はＸバンド及び
Ｓバンドで送信を行い、図１又は図２のレーダ受信機は
図示しないアンテナを介してＸバンド及びＳバンドの反
射波を入力する。第１実施例においては２個のＳＴＣ回
路１８の出力がフィルタ２４を介してＡＤ変換器２０に
接続されている。第２実施例においてはＡＤ変換器２０
も２個設けられており、これらのＡＤ変換器２０の出力
がフィルタ２６を介して表示器２２に接続されている。
【００１６】本発明の特徴とするところは、これらの実
施例において採用されているフィルタ２４又は２６であ
る。より正確には、これらのフィルタ２４又は２６にお
いて実行されている信号処理である。従って、本発明
は、フィルタに限定されるものではなく、実質的に、以
下に説明する処理機能を実現していれば足りる。例え
ば、ＲＯＭ化されたソフトウエア等を用い、パーソナル
コンピュータ等にレーダビデオ出力を送信して処理を行
うような装置構成でも構わない。また、従来からクラッ
タ抑圧に用いられていたＦＴＣ（frequency time contr
ol）回路をＳＴＣ回路１８より後段に併せて設けるよう
にしても構わない。
施例において採用されているフィルタ２４又は２６であ
る。より正確には、これらのフィルタ２４又は２６にお
いて実行されている信号処理である。従って、本発明
は、フィルタに限定されるものではなく、実質的に、以
下に説明する処理機能を実現していれば足りる。例え
ば、ＲＯＭ化されたソフトウエア等を用い、パーソナル
コンピュータ等にレーダビデオ出力を送信して処理を行
うような装置構成でも構わない。また、従来からクラッ
タ抑圧に用いられていたＦＴＣ（frequency time contr
ol）回路をＳＴＣ回路１８より後段に併せて設けるよう
にしても構わない。
【００１７】図３には、フィルタ２４又は２６の機能が
示されている。また、図４には、図３の機能を実時間処
理で実現する場合の回路構成の一例が示されている。
示されている。また、図４には、図３の機能を実時間処
理で実現する場合の回路構成の一例が示されている。
【００１８】図３に示されるＸバンドレーダ出力Ｒ
X （ｔ）は、図１又は図２のＸバンド受信入力につい
て、ＲＦ増幅〜ＳＴＣ処理（及びＡＤ変換）を施した信
号列である。また、Ｓバンドレーダ出力ＲS （ｔ）は、
図１又は図２のＳバンド受信入力について、ＲＦ増幅〜
ＳＴＣ処理又はＡＤ変換を施した信号列である。この図
においては、Ｘバンドレーダ出力ＲX （ｔ）及びＳバン
ドレーダ出力ＲS （ｔ）が乗ぜられＲX （ｔ）×Ｒ
S （ｔ）が生成される一方で、Ｘバンドレーダ出力ＲX
（ｔ）及びＳバンドレーダ出力ＲS （ｔ）が加算されＲ
X （ｔ）＋ＲS （ｔ）が生成されている。さらに、これ
らを加算した信号｛ＲX （ｔ）×ＲS （ｔ）｝＋｛ＲX
（ｔ）＋ＲS （ｔ）｝が生成され、この信号が合成レー
ダ信号ＲXS（ｔ）として出力されている。合成レーダ信
号ＲXS（ｔ）は、図１であればＡＤ変換器２０に、図２
であれば表示器２２に、供給される。
X （ｔ）は、図１又は図２のＸバンド受信入力につい
て、ＲＦ増幅〜ＳＴＣ処理（及びＡＤ変換）を施した信
号列である。また、Ｓバンドレーダ出力ＲS （ｔ）は、
図１又は図２のＳバンド受信入力について、ＲＦ増幅〜
ＳＴＣ処理又はＡＤ変換を施した信号列である。この図
においては、Ｘバンドレーダ出力ＲX （ｔ）及びＳバン
ドレーダ出力ＲS （ｔ）が乗ぜられＲX （ｔ）×Ｒ
S （ｔ）が生成される一方で、Ｘバンドレーダ出力ＲX
（ｔ）及びＳバンドレーダ出力ＲS （ｔ）が加算されＲ
X （ｔ）＋ＲS （ｔ）が生成されている。さらに、これ
らを加算した信号｛ＲX （ｔ）×ＲS （ｔ）｝＋｛ＲX
（ｔ）＋ＲS （ｔ）｝が生成され、この信号が合成レー
ダ信号ＲXS（ｔ）として出力されている。合成レーダ信
号ＲXS（ｔ）は、図１であればＡＤ変換器２０に、図２
であれば表示器２２に、供給される。
【００１９】図４においては、ＲX （ｔ）×ＲS （ｔ）
を生成する機能が乗積器２８により、ＲX （ｔ）＋ＲS
（ｔ）を生成する機能が加算器３０により、ＲXS（ｔ）
＝｛ＲX （ｔ）×ＲS （ｔ）｝＋｛ＲX （ｔ）＋Ｒ
S （ｔ）｝を生成する機能が加算器３２により、それぞ
れ実現されている。乗積器２８、加算器３０及び３２に
は、それぞれ出力制御回路２７、２９及び３１が前置さ
れている。これらの出力制御回路２７、２９及び３１
は、その後段にある乗積器２８、加算器３０又は３２の
入力信号に係数を乗ずるための回路である。これらの出
力制御回路２７、２９及び３１により、係数を手動設定
し又は自動制御することができる。
を生成する機能が乗積器２８により、ＲX （ｔ）＋ＲS
（ｔ）を生成する機能が加算器３０により、ＲXS（ｔ）
＝｛ＲX （ｔ）×ＲS （ｔ）｝＋｛ＲX （ｔ）＋Ｒ
S （ｔ）｝を生成する機能が加算器３２により、それぞ
れ実現されている。乗積器２８、加算器３０及び３２に
は、それぞれ出力制御回路２７、２９及び３１が前置さ
れている。これらの出力制御回路２７、２９及び３１
は、その後段にある乗積器２８、加算器３０又は３２の
入力信号に係数を乗ずるための回路である。これらの出
力制御回路２７、２９及び３１により、係数を手動設定
し又は自動制御することができる。
【００２０】このような信号処理により、方位又は仰角
確度（分解能、精度）及び距離確度（分解能、精度）を
Ｘバンド単一使用のレーダに比べても向上させることが
できる。また、シークラッタやウェザークラッタの抑圧
特性をＳバンド単一使用のレーダに比べても向上させる
ことができる。さらに、単一バンド使用のレーダで生じ
ていたロービングエリアや物標形状に起因した物標欠落
といった問題点を解決できる。
確度（分解能、精度）及び距離確度（分解能、精度）を
Ｘバンド単一使用のレーダに比べても向上させることが
できる。また、シークラッタやウェザークラッタの抑圧
特性をＳバンド単一使用のレーダに比べても向上させる
ことができる。さらに、単一バンド使用のレーダで生じ
ていたロービングエリアや物標形状に起因した物標欠落
といった問題点を解決できる。
【００２１】まず、ＸバンドレーダとＳバンドレーダの
物標探知能力を比較した場合、原理的又は経験的に、方
位又は仰角確度（分解能、精度）及び距離確度（分解
能、精度）についてはＸバンドレーダが優れ、シークラ
ッタやウェザークラッタの抑圧特性についてはＳバンド
レーダが優れていることが、知られている。
物標探知能力を比較した場合、原理的又は経験的に、方
位又は仰角確度（分解能、精度）及び距離確度（分解
能、精度）についてはＸバンドレーダが優れ、シークラ
ッタやウェザークラッタの抑圧特性についてはＳバンド
レーダが優れていることが、知られている。
【００２２】方位又は仰角確度（分解能、精度）δθ
は、 δθ＝ｋ・θH ／｛（Ｓ0 ／Ｎ0 ）n ｝1/2 但し、方位又は仰角方向のビーム幅：θH ＝約７０λ／
Ｄ ｋ：定数 ｎ：パルスヒット数 （Ｓ0 ／Ｎ0 ）n ：必要な探知確率をｎ個のパルスによ
り得るためのＳ／Ｎ λ：波長 Ｄ：アンテナ開口 と表される。従って、アンテナ寸法が等しい場合、周波
数の高いＸバンドの方が、方位又は仰角確度（分解能、
精度）δθが３倍程度良好になる。
は、 δθ＝ｋ・θH ／｛（Ｓ0 ／Ｎ0 ）n ｝1/2 但し、方位又は仰角方向のビーム幅：θH ＝約７０λ／
Ｄ ｋ：定数 ｎ：パルスヒット数 （Ｓ0 ／Ｎ0 ）n ：必要な探知確率をｎ個のパルスによ
り得るためのＳ／Ｎ λ：波長 Ｄ：アンテナ開口 と表される。従って、アンテナ寸法が等しい場合、周波
数の高いＸバンドの方が、方位又は仰角確度（分解能、
精度）δθが３倍程度良好になる。
【００２３】図３の処理においては、方位又は仰角確度
（分解能、精度）δθが、Ｘバンドレーダに比べても向
上する。図５は、横軸を方位（仰角）として表した指向
性パタンを示しており、θX はＸバンドレーダの、θS
はＳバンドレーダの、ビーム幅である。図３においては
ＲX （ｔ）×ＲS （ｔ）をＲX （ｔ）＋ＲS （ｔ）と加
算することにより合成レーダ信号ＲXS（ｔ）が生成され
ているから、合成レーダ信号ＲXS（ｔ）における方位
（又は仰角）確度（分解能、精度）δθは、図５（ａ）
に示されるＲX （ｔ）×ＲS （ｔ）の方位（又は仰角）
確度（分解能、精度）と、図５（ｂ）に示されるＲ
X （ｔ）＋ＲS （ｔ）の方位（又は仰角）確度（分解
能、精度）と、により、図５（ｃ）に示されるようにな
る。ここに、図５（ａ）に示されるＲX （ｔ）×Ｒ
S （ｔ）の項が、方位（又は仰角）確度（分解能、精
度）δθを向上させる方向に作用するから、Ｘバンドレ
ーダにおける良好な方位（又は仰角）確度（分解能、精
度）が、保存されあるいはさらに向上することがわか
る。
（分解能、精度）δθが、Ｘバンドレーダに比べても向
上する。図５は、横軸を方位（仰角）として表した指向
性パタンを示しており、θX はＸバンドレーダの、θS
はＳバンドレーダの、ビーム幅である。図３においては
ＲX （ｔ）×ＲS （ｔ）をＲX （ｔ）＋ＲS （ｔ）と加
算することにより合成レーダ信号ＲXS（ｔ）が生成され
ているから、合成レーダ信号ＲXS（ｔ）における方位
（又は仰角）確度（分解能、精度）δθは、図５（ａ）
に示されるＲX （ｔ）×ＲS （ｔ）の方位（又は仰角）
確度（分解能、精度）と、図５（ｂ）に示されるＲ
X （ｔ）＋ＲS （ｔ）の方位（又は仰角）確度（分解
能、精度）と、により、図５（ｃ）に示されるようにな
る。ここに、図５（ａ）に示されるＲX （ｔ）×Ｒ
S （ｔ）の項が、方位（又は仰角）確度（分解能、精
度）δθを向上させる方向に作用するから、Ｘバンドレ
ーダにおける良好な方位（又は仰角）確度（分解能、精
度）が、保存されあるいはさらに向上することがわか
る。
【００２４】次に、距離確度（分解能、精度）δＲは、 δＲ＝ｋ・ｃ・τ／｛（Ｓ0 ／Ｎ0 ）n ｝1/2 但し、τ：パルス幅 ｃ：光速 となる。従って、距離確度（分解能、精度）δＲはパル
ス幅τが狭いほど良好である。一般に、立上がりが早く
幅の狭いパルスは、より高周波のレーダ送信機で得るこ
とができるから、ＸバンドレーダとＳバンドレーダの間
で比較した場合、Ｘバンドの方が良好な距離確度（分解
能、精度）δＲとなる。
ス幅τが狭いほど良好である。一般に、立上がりが早く
幅の狭いパルスは、より高周波のレーダ送信機で得るこ
とができるから、ＸバンドレーダとＳバンドレーダの間
で比較した場合、Ｘバンドの方が良好な距離確度（分解
能、精度）δＲとなる。
【００２５】図３の処理においては、距離確度（分解
能、精度）δＲも、Ｘバンドレーダと同程度に保存され
乃至向上する。図６は、送信パルス波形を示しており、
Ｃ及びＤは、それぞれＸバンドレーダ又はＳバンドレー
ダのパルス幅である。合成レーダ信号ＲXS（ｔ）におけ
る距離確度（分解能、精度）δＲは、図６（ａ）に示さ
れるＲX （ｔ）×ＲS （ｔ）の距離確度（分解能、精
度）と、図６（ｂ）に示されるＲX （ｔ）＋ＲS （ｔ）
の距離確度（分解能、精度）と、により、図６（ｃ）に
示されるようになる。ここに、図６（ａ）に示されるＲ
X （ｔ）×ＲS （ｔ）の項が、距離確度（分解能、精
度）δＲを向上させる方向に作用するから、Ｘバンドレ
ーダにおける良好な距離確度（分解能、精度）が、保存
されあるいはさらに向上することがわかる。
能、精度）δＲも、Ｘバンドレーダと同程度に保存され
乃至向上する。図６は、送信パルス波形を示しており、
Ｃ及びＤは、それぞれＸバンドレーダ又はＳバンドレー
ダのパルス幅である。合成レーダ信号ＲXS（ｔ）におけ
る距離確度（分解能、精度）δＲは、図６（ａ）に示さ
れるＲX （ｔ）×ＲS （ｔ）の距離確度（分解能、精
度）と、図６（ｂ）に示されるＲX （ｔ）＋ＲS （ｔ）
の距離確度（分解能、精度）と、により、図６（ｃ）に
示されるようになる。ここに、図６（ａ）に示されるＲ
X （ｔ）×ＲS （ｔ）の項が、距離確度（分解能、精
度）δＲを向上させる方向に作用するから、Ｘバンドレ
ーダにおける良好な距離確度（分解能、精度）が、保存
されあるいはさらに向上することがわかる。
【００２６】さらに、シークラッタ抑圧特性について
は、従来から、ＳバンドレーダがＸバンドレーダより優
れていることが知られている。表１には、シークラッタ
抑圧特性に関し、図３の処理のうちＲX （ｔ）＋Ｒ
S （ｔ）の処理により生じる効果が示されている。
は、従来から、ＳバンドレーダがＸバンドレーダより優
れていることが知られている。表１には、シークラッタ
抑圧特性に関し、図３の処理のうちＲX （ｔ）＋Ｒ
S （ｔ）の処理により生じる効果が示されている。
【００２７】
【表１】 この表に“シークラッタ”として示されるのは、Ｘバン
ド（９．３６ＧＨｚ）及びＳバンド（３ＧＨｚ）におけ
る海面の平均的なレーダー・クロスセクションσ0 であ
る。この値は、例えば、Ruck,Barrick,Stuart & Krichb
aun:Radar Cross Section Handbook,Vol.2,PP769,Plenu
m Publishing CO., に示されている値である。この表に
示されるように、レーダー・クロスセクションσ0 は海
面の状態や接地角等により異なっているが、一見して明
らかなようにＳバンドの方が小さい（良好である）。ま
た、シークラッタの等価有効断面積σseffは σseff＝σ0 ・Ａ 但し、Ａ＝θH ・Ｒ・（ｃ・τ／２） Ｒ：距離 と表される。
ド（９．３６ＧＨｚ）及びＳバンド（３ＧＨｚ）におけ
る海面の平均的なレーダー・クロスセクションσ0 であ
る。この値は、例えば、Ruck,Barrick,Stuart & Krichb
aun:Radar Cross Section Handbook,Vol.2,PP769,Plenu
m Publishing CO., に示されている値である。この表に
示されるように、レーダー・クロスセクションσ0 は海
面の状態や接地角等により異なっているが、一見して明
らかなようにＳバンドの方が小さい（良好である）。ま
た、シークラッタの等価有効断面積σseffは σseff＝σ0 ・Ａ 但し、Ａ＝θH ・Ｒ・（ｃ・τ／２） Ｒ：距離 と表される。
【００２８】従って、図３の処理によれば、ＲX （ｔ）
＋ＲS （ｔ）の処理によって表中最右欄に示されるよう
な改善効果が得られる。この効果は、Ｘバンドレーダに
比べ、平均的には８ｄＢ／ｍ2 程度である。また、Ｘバ
ンドレーダにより得られる受信信号とＳバンドレーダに
より得られる受信信号との相関は、Ｘバンド又はＳバン
ドレーダにより得られる受信信号とシークラッタとの相
関に比べ十分強い。従って、図３に示されるＲX （ｔ）
×ＲS （ｔ）の処理によって、シークラッタ抑圧特性は
さらに改善される。
＋ＲS （ｔ）の処理によって表中最右欄に示されるよう
な改善効果が得られる。この効果は、Ｘバンドレーダに
比べ、平均的には８ｄＢ／ｍ2 程度である。また、Ｘバ
ンドレーダにより得られる受信信号とＳバンドレーダに
より得られる受信信号との相関は、Ｘバンド又はＳバン
ドレーダにより得られる受信信号とシークラッタとの相
関に比べ十分強い。従って、図３に示されるＲX （ｔ）
×ＲS （ｔ）の処理によって、シークラッタ抑圧特性は
さらに改善される。
【００２９】ウェザークラッタ抑圧特性に関しては、図
７に示されるような関係が知られている。この関係は、
雨滴（雪片、霧滴等を含む）の直径に比べ十分短い波長
を用いた場合に成立する。Ｓバンド（λ＝１０ｃｍ）と
Ｘバンド（λ＝３ｃｍ）を比べた場合、後方散乱断面積
に図のような差があるため、ウェザークラッタ抑圧特性
は前者が後者より２０ｄＢ／ｍ3 程度、優れている。こ
の図は、例えばSkolnik:Introduction to Radar Syste
m,PP542,McGraw-Hill Ltd.,に開示されている。なお、
雨滴の有効反射断面積σreffは σreff＝（Σσ0 ）Ｖ 但し、Ｖ＝（θH ・Ｒ）・（ｃ・τ／２） で与えられる。
７に示されるような関係が知られている。この関係は、
雨滴（雪片、霧滴等を含む）の直径に比べ十分短い波長
を用いた場合に成立する。Ｓバンド（λ＝１０ｃｍ）と
Ｘバンド（λ＝３ｃｍ）を比べた場合、後方散乱断面積
に図のような差があるため、ウェザークラッタ抑圧特性
は前者が後者より２０ｄＢ／ｍ3 程度、優れている。こ
の図は、例えばSkolnik:Introduction to Radar Syste
m,PP542,McGraw-Hill Ltd.,に開示されている。なお、
雨滴の有効反射断面積σreffは σreff＝（Σσ0 ）Ｖ 但し、Ｖ＝（θH ・Ｒ）・（ｃ・τ／２） で与えられる。
【００３０】図３の処理においては、ＲX （ｔ）＋ＲS
（ｔ）の処理によってＳバンドと同程度のウェザークラ
ッタ抑圧特性を確保することができる。また、Ｒ
X （ｔ）×ＲS （ｔ）の処理によって、この特性はさら
に改善される。
（ｔ）の処理によってＳバンドと同程度のウェザークラ
ッタ抑圧特性を確保することができる。また、Ｒ
X （ｔ）×ＲS （ｔ）の処理によって、この特性はさら
に改善される。
【００３１】次に、単一バンド使用のレーダで生じてい
た問題点のうちロービングエリアに起因した物標欠落に
ついては、Ｘバンドに係るロービングエリアとＳバンド
に係るロービングエリアの相違により、解決できる。す
なわち、ロービングエリアは周波数に応じて異なる箇所
に生じるから、複数の周波数帯域、すなわちＸバンドと
Ｓバンドを用いている図１乃至図４の構成では、Ｘバン
ドに係るロービングエリアとＳバンドに係るロービング
エリアが同じ箇所に生じない限り、物標を検出できる。
前者は、より周波数の低い後者に比べ多くの（３倍程度
の）ロービングエリアを発生させるが、ロービングエリ
アが同じエリアに発生しないように周波数を設定すれ
ば、ロービングエリアに起因した物標の欠落という問題
は概ね生じなくなる。すなわち、ＲX （ｔ）＋Ｒ
S （ｔ）の処理を実行しているから、ロービングエリア
によって０となるのがＲX （ｔ）及びＲS （ｔ）の一方
であるよう、周波数を設定すればよい。これにより、Ｒ
X （ｔ）及びＲS （ｔ）の一方により、他方のロービン
グエリア上の物標を検出できる。
た問題点のうちロービングエリアに起因した物標欠落に
ついては、Ｘバンドに係るロービングエリアとＳバンド
に係るロービングエリアの相違により、解決できる。す
なわち、ロービングエリアは周波数に応じて異なる箇所
に生じるから、複数の周波数帯域、すなわちＸバンドと
Ｓバンドを用いている図１乃至図４の構成では、Ｘバン
ドに係るロービングエリアとＳバンドに係るロービング
エリアが同じ箇所に生じない限り、物標を検出できる。
前者は、より周波数の低い後者に比べ多くの（３倍程度
の）ロービングエリアを発生させるが、ロービングエリ
アが同じエリアに発生しないように周波数を設定すれ
ば、ロービングエリアに起因した物標の欠落という問題
は概ね生じなくなる。すなわち、ＲX （ｔ）＋Ｒ
S （ｔ）の処理を実行しているから、ロービングエリア
によって０となるのがＲX （ｔ）及びＲS （ｔ）の一方
であるよう、周波数を設定すればよい。これにより、Ｒ
X （ｔ）及びＲS （ｔ）の一方により、他方のロービン
グエリア上の物標を検出できる。
【００３２】図８に海面によるマルチパスがある場合の
受信電力の計算例を示す。ただし、レーダ・アンテナの
高さ１５ｍ、物標の高さを２ｍ、Ｘバンドレーダの周波
数を９，４１０ＭＨｚ、Ｓバンドレーダの周波数を３，
０５０ＭＨｚとしている。図８からわかるように、２周
波ダイバシティ効果により海面によるマルチパスの影響
が大幅に軽減され、物標探知能力が向上する。
受信電力の計算例を示す。ただし、レーダ・アンテナの
高さ１５ｍ、物標の高さを２ｍ、Ｘバンドレーダの周波
数を９，４１０ＭＨｚ、Ｓバンドレーダの周波数を３，
０５０ＭＨｚとしている。図８からわかるように、２周
波ダイバシティ効果により海面によるマルチパスの影響
が大幅に軽減され、物標探知能力が向上する。
【００３３】そして、物標形状に起因した物標欠落につ
いても、図３の処理により解決できる。この欠落の原因
は、レーダ電波の高周波位相特性であるが、Ｘバンドと
Ｓバンドを共に使用した場合、ＲX （ｔ）及びＲ
S （ｔ）の双方から同時に物標が欠落する可能性は著し
く低くなる。従って、ＲX （ｔ）＋ＲS （ｔ）が０とな
ることはほとんどなく、物標形状に起因した物標欠落は
概ね生じなくなる。
いても、図３の処理により解決できる。この欠落の原因
は、レーダ電波の高周波位相特性であるが、Ｘバンドと
Ｓバンドを共に使用した場合、ＲX （ｔ）及びＲ
S （ｔ）の双方から同時に物標が欠落する可能性は著し
く低くなる。従って、ＲX （ｔ）＋ＲS （ｔ）が０とな
ることはほとんどなく、物標形状に起因した物標欠落は
概ね生じなくなる。
【００３４】２つの等しいレーダ・クロスセクション
（Radar Cross Section,以下ＲＣＳと略称する）がσ0
である等方性反射体（球）が２波長（３．２ｃｍ×２）
だけ離れて存在するような物標モデルについて、物標の
向きθを変えた場合の合成受信ＲＣＳσ1 の変動比σ1
／σ0 を計算した一例を図９に示す。図９からわかるよ
うに、物標の向きθによってσ1 ／σ0 はかなり変動し
ているが、２周波ダイバシティレーダの受信ＲＣＳはＸ
バンドレーダより十分大きいため物標探知能力は向上す
る。さらに、σ1 ／σ0 が０の近傍、すなわち、信号が
検出できないような領域が、Ｘバンドレーダの場合８方
向であるのに対し、２周波ダイバシティレーダの場合２
方向に改善されることも示している。すなわち、４倍改
善されることになる。
（Radar Cross Section,以下ＲＣＳと略称する）がσ0
である等方性反射体（球）が２波長（３．２ｃｍ×２）
だけ離れて存在するような物標モデルについて、物標の
向きθを変えた場合の合成受信ＲＣＳσ1 の変動比σ1
／σ0 を計算した一例を図９に示す。図９からわかるよ
うに、物標の向きθによってσ1 ／σ0 はかなり変動し
ているが、２周波ダイバシティレーダの受信ＲＣＳはＸ
バンドレーダより十分大きいため物標探知能力は向上す
る。さらに、σ1 ／σ0 が０の近傍、すなわち、信号が
検出できないような領域が、Ｘバンドレーダの場合８方
向であるのに対し、２周波ダイバシティレーダの場合２
方向に改善されることも示している。すなわち、４倍改
善されることになる。
【００３５】なお、以上の説明はＸバンド及びＳバンド
の２バンドについて行ったが、他のバンドでもよく、３
個以上のバンドでもよい。
の２バンドについて行ったが、他のバンドでもよく、３
個以上のバンドでもよい。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
異なる周波数帯域を使用して得た複数種類のレーダ信号
のうち少なくとも２種類を振幅加算する一方で、少なく
とも２種類を振幅乗算し、さらにこれら振幅加算及び振
幅乗算の結果を振幅加算することにより合成レーダ信号
を生成するようにしたため、ロービングエリアや物標形
状に起因した物標の欠落等、単一の周波数帯域を使用し
たレーダ装置における問題点を解消できる。さらに、上
記複数の周波数帯域それぞれにおいて得られる効果が、
互いに損なわれることなく得られ、あるいはより強調さ
れる。例えば、方位又は仰角確度（分解能、精度）や距
離確度（分解能、精度）としては、比較的高い送信周波
数に係る性能が保存されあるいはより改善される。ま
た、シークラッタやウェザークラッタ等に対し、強いレ
ーダが得られる。
異なる周波数帯域を使用して得た複数種類のレーダ信号
のうち少なくとも２種類を振幅加算する一方で、少なく
とも２種類を振幅乗算し、さらにこれら振幅加算及び振
幅乗算の結果を振幅加算することにより合成レーダ信号
を生成するようにしたため、ロービングエリアや物標形
状に起因した物標の欠落等、単一の周波数帯域を使用し
たレーダ装置における問題点を解消できる。さらに、上
記複数の周波数帯域それぞれにおいて得られる効果が、
互いに損なわれることなく得られ、あるいはより強調さ
れる。例えば、方位又は仰角確度（分解能、精度）や距
離確度（分解能、精度）としては、比較的高い送信周波
数に係る性能が保存されあるいはより改善される。ま
た、シークラッタやウェザークラッタ等に対し、強いレ
ーダが得られる。
【図１】本発明の第１実施例に係るレーダ受信機の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施例に係るレーダ受信機の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図３】本発明において２種類の周波数を用いる場合の
信号処理方式を示す図である。
信号処理方式を示す図である。
【図４】図３の処理方式を実時間処理で実現した場合の
回路構成例を示すブロック図である。
回路構成例を示すブロック図である。
【図５】方位精度及び分解能に関する効果を示す図であ
る。
る。
【図６】距離精度及び分解能に関する効果を示す図であ
る。
る。
【図７】ウェザークラッタに関する効果を示す図であ
る。
る。
【図８】海面によるマルチパスの影響に対する効果を示
す図である。
す図である。
【図９】物標探知能力に関する効果を示す図である。
【図１０】一従来例に係るレーダ受信機の構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
２４，２６ フィルタ ２８ 乗積器 ３０，３２ 加算器 ＲX （ｔ） Ｘバンドレーダ出力 ＲS （ｔ） Ｓバンドレーダ出力 θX Ｘバンドレーダのビーム幅 θS Ｓバンドレーダのビーム幅 Ｃ Ｘバンドレーダのパルス幅 Ｄ Ｓバンドレーダのパルス幅
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須藤 正則 東京都三鷹市下連雀五丁目１番１号 日 本無線株式会社内 合議体 審判長 鈴木 康仁 審判官 鈴木 朗 審判官 清水 稔 (56)参考文献 特開 昭62−153785（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−22888（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 移動体への搭載に適し、互いに異なる周
波数帯域に属する複数種類の信号を送信し反射波を受信
して複数種類のレーダ信号を得るマルチバンドレーダの
信号処理方法において、 上記複数種類のレーダ信号のうち少なくとも２種類を振
幅加算する第１のステップと、 上記複数種類のレーダ信号のうち少なくとも２種類を振
幅乗算する第２のステップと、 これら振幅加算及び振幅乗算の結果を振幅加算すること
により合成レーダ信号を生成する第３のステップと、 を有することを特徴とする信号処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5126082A JP3002738B2 (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | マルチバンドレーダの信号処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5126082A JP3002738B2 (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | マルチバンドレーダの信号処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0821877A JPH0821877A (ja) | 1996-01-23 |
| JP3002738B2 true JP3002738B2 (ja) | 2000-01-24 |
Family
ID=14926164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5126082A Expired - Lifetime JP3002738B2 (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | マルチバンドレーダの信号処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3002738B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101010839B1 (ko) * | 2008-06-20 | 2011-01-25 | 삼성중공업 주식회사 | 레이다의 해면 반사 필터링 장치 및 그 방법 |
| CN113721241B (zh) * | 2021-08-24 | 2023-06-16 | 武昌理工学院 | 一种多波段多雷达协作探测方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62118280A (ja) * | 1985-11-18 | 1987-05-29 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 船舶用近距離高性能レ−ダ |
| JPS62153785A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-08 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 船舶用ハイブリツドレ−ダ |
-
1993
- 1993-05-27 JP JP5126082A patent/JP3002738B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0821877A (ja) | 1996-01-23 |
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