JP3204087B2 - 追尾レーダ装置 - Google Patents

追尾レーダ装置

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JP3204087B2
JP3204087B2 JP11385896A JP11385896A JP3204087B2 JP 3204087 B2 JP3204087 B2 JP 3204087B2 JP 11385896 A JP11385896 A JP 11385896A JP 11385896 A JP11385896 A JP 11385896A JP 3204087 B2 JP3204087 B2 JP 3204087B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、空間上を移動す
る目標物の移動軌跡を追尾する追尾レーダ装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】 図9は従来の追尾レーダ装置を示
すブロック図である。図9において、11は可動形のア
ンテナCで、図示しないが、一般に、主、副2つの反射
鏡と主反射鏡の中心部に上下左右各1個ずつ配置した4
個の送受兼用のフィードホーンアンテナからなる、いわ
ゆるパラボラアンテナが使用される。2はアンテナC1
1と後述の送信機あるいは受信機Cとを送受信モードに
応じて選択的に接続替えをする送受切換器、3はレーダ
送信電波(質問波とも呼ぶ)を出力する送信機、12は
アンテナC11により、目標物から伝搬してきたレーダ
受信電波を受信し、復調することにより、4個のフィー
ドホーンアンテナの各受信レベルを、比較することによ
り求められる目標物に対するアンテナC11の指向角度
誤差と各受信電力の合成信号であるアンテナと目標物間
の距離情報とを出力する受信機C、13は送信機3に送
信トリガを出力するとともに、その送信トリガと受信機
C12の復調出力であるレンジビデオ(復調信号)の時
間差により、追尾レーダ装置から目標物までの距離を算
出する距離検出器、14は受信機C12からの角度誤差
と受信レベルより目標物の方位、高度あるいはアンテナ
の指向角度を算出する角度検出器、15は角度検出器1
4からの角度情報出力によりアンテナCの指向角度を目
標物に合致させるように制御駆動するアンテナ駆動器で
ある。
【0003】次に上記のように構成された従来の追尾レ
ーダ装置の動作を説明する。距離検出器C13からの送
信トリガに基づき、送信機3はパルス状(あるいは連続
波)の高周波電力を発生する。送受切換器2は送受信モ
ードに応じて切り換わり、この送信機3の出力である高
周波電力をアンテナC11に導き、アンテナC11から
空間にレーダ送信電波として放射される。目標物からの
反射波をレーダ受信電波とする形式においては、レーダ
送信電波とレーダ受信電波が同一周波となるので、送信
機3の送信トリガあるいは送受切換器2の送受切換タイ
ミングは、送信パルス出力時間と対象目標物からの反射
波を追尾レーダ装置で受信できる時間とを保証する必要
がある。なお、レーダ送信電波が連続波あるいは目標物
がレーダ受信電波を応答する形式の場合は、送受で2周
波を使用するのでこの制約はない。
【0004】この放射されたレーダ送信電波が目標物に
到達すると、その目標物で反射波を発生する、あるいは
目標物がこのレーダ送信電波に反応して、所定のレーダ
受信電波を出力する。この反射波を使用するレーダを一
次レーダ、応答波を使用するのを二次レーダと呼ぶ。こ
の反射波あるいは応答波はアンテナC11の4個のフィ
ードホーンアンテナで受信される。この受信信号は受信
モードにある送受切換器2を経由して受信機C12に入
力される。受信機C12では、先ずこの4入力の受信信
号の総和であるSUM系と、4個のフィードホーンアン
テナの横(左右)方向の受信信号レベル差であるAZ
系、同じく縦(高低)方向の受信信号レベル差であるE
L系との3信号系に分離する。
【0005】次に、受信機C12は、このSUM系信号
を復調してレンジビデオを生成し、距離検出器C13に
出力する。距離検出器C13では、このレンジビデオと
距離検出器C13自身が発生源である送信トリガとの時
間差を検出し、その結果を追尾レーダ装置と目標物との
距離情報として算出する。図示しないが、この距離情報
は追尾レーダ装置に近接する表示器に出力されたり、遠
隔の情報統括装置に伝送されたりして利用される。
【0006】また、受信機C12は、AZ系とEL系の
信号より、アンテナの角度誤差情報を検出し、角度検出
器12に出力する。角度検出器14は、この角度誤差情
報と受信レベルに基づき、アンテナC11の駆動制御す
る角度、すなわち、アンテナの指向特性が目標物方向に
合致し、角度誤差情報をゼロに近づけるアンテナ角度を
算出し、アンテナ駆動器15に出力する。アンテナ駆動
器15はこのアンテナ角度情報に基づき、縦方向、横方
向にアンテナC11の指向角度を振ることにより目標物
を追尾する。
【0007】このアンテナ角度情報が、同時に目標物の
角度情報であるので、角度検出器14から図示しない
が、追尾レーダ装置に近接する表示器に出力されたり、
遠隔地に配置される情報統括装置に伝送されたりして利
用される。すなわち、従来の追尾レーダにおいては、目
標物の位置情報は、上記距離情報と上記角度情報で構成
される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の追尾レーダ装置
は、上記の構成、動作であるので、目標物の位置を特定
する精度は、アンテナを制御駆動する機械系の制御精度
に依存し、構成が複雑となり微妙な調整を必要とするた
め、位置特定精度の向上に限界があった。また、一般
に、可動形のアンテナの構成は大規模になり、多大のコ
ストを必要とした。
【0009】また、受信機Cは距離情報と、角度誤差情
報を検出するため、4入力信号を3系統(SUM、A
Z、EL)信号系統に分離する分離回路と、3系統の信
号対応に回路構成が必要で大規模なものとなり、さら
に、特に、角度誤差検出系は、位相、レベル調整に高精
度な技術を必要とし、構成も複雑であった。
【0010】さらに、目標物の角度情報を得る4個のフ
ィードホーンアンテナは、比較的近接して設けられるの
で、特に、追尾情報として重要な、目標物が近地点に存
在する場合の目標物の位置特定を精度良く行うことが難
しかった。
【0011】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、アンテナを駆動する機械系の制御を
必要としない、目標物の位置特定精度の良い追尾レーダ
装置を実現する。
【0012】また、微妙な調整を必要とする受信系を簡
素化して、角度誤差検出を必要としない安価な構成とし
た、目標物の位置特定精度の良い追尾レーダ装置を実現
する。
【0013】さらに、不特定の位置を移動する目標物に
対し、良い位置特定精度を得るために、最適な追尾レー
ダ装置の展開を可能とする追尾レーダ装置を実現する。
【0014】
【課題を解決するための手段】この第一の発明に係わる
追尾レーダ装置は、送受兼用の第1のアンテナと、この
第1のアンテナに接続されるアンテナの接続先を送受信
モードに従って切り換える送受切換器と、その送受切換
器の切換動作により上記第1のアンテナに接続され、目
標物に到達するレーダ送信電波信号を出力する送信機
と、上記送受切換器の切換動作により上記第1のアンテ
ナに接続され、レーダ送信電波に対する目標物の応答あ
るいは反射により生ずるレーダ受信電波を、受信、復調
する第1の受信機とを設けた第1の基地局と、受信専用
の第2のアンテナと、この第2のアンテナに接続され、
上記レーダ受信電波を、受信、復調する第2の受信機と
を備えた複数の第2の基地局とから成る追尾レーダ装置
にあって、上記第1およびの第2の受信機からの上記復
調信号より、目標物と上記各基地局間の離隔距離を検出
する距離検出器と、この距離検出器により検出された上
記離隔距離値を使って所定の演算を行うことにより目標
物の位置を特定する目標位置特定器とを上記第1あるい
は上記複数の第2の基地局の何れかに備え、上記第1の
基地局と上記複数の第2の基地局がそれぞれ所定距離を
離隔して配置されているものである。
【0015】この第二の発明に係わる追尾レーダ装置
は、上記距離検出器が上記第1および上記複数の第2の
受信機に対応して、上記各基地局に配置されているもの
である。
【0016】この第三の発明に係わる追尾レーダ装置
は、上記各基地局の1または全てを可搬形の移動局に構
成したものである。
【0017】この第四の発明に係わる追尾レーダ装置
は、上記可搬形に構成した移動局において、移動局の所
在位置を検出し、自局および関連する他局に所在位置情
報を登録する手段を備えるものである。
【0018】この第五の発明に係わる追尾レーダ装置
は、送受兼用の可動形の第1のアンテナと、この第1の
アンテナに接続されるアンテナの接続先を送受信モード
に従って切り換える送受切換器と、その送受切換器の切
換動作により上記第1のアンテナに接続され、目標物に
到達するレーダ送信電波信号を出力する送信機と、上記
送受切換器の切換動作により上記第1のアンテナに接続
され、レーダ送信電波に対する目標物の応答あるいは反
射により生ずるレーダ受信電波を、受信、復調する第1
の受信機とを設けた第1の基地局と、受信専用の第2の
アンテナと、この第2のアンテナに接続され、上記レー
ダ受信電波を、受信、復調する第2の受信機とを備えた
複数の第2の基地局とから成る追尾レーダ装置にあっ
て、上記第1の受信機からの目標物角度情報により、ア
ンテナ指向方向と目標物との角度を出力する角度検出器
と、この角度検出器の角度出力により、上記アンテナの
指向方向を制御するアンテナ駆動器と、上記第1および
の第2の受信機からの上記復調信号より、目標物と上記
各基地局間の離隔距離を検出する距離検出器と、この距
離検出器により検出された上記離隔距離値を使って所定
の演算を行うことにより目標物の位置を特定する目標位
置特定器と、上記角度出力と上記目標物と第1のアンテ
ナとの離隔距離値から成る第1の目標物特定位置と上記
目標位置特定器の出力である第2の目標物特定位置を、
予め設定された参照条件ファイルに従って選択する手段
を第1の基地局に備え、上記第1の基地局と上記複数の
第2の基地局がそれぞれ所定距離を離隔して配置されて
いるものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.図1はこの発明の追尾レーダ装置の実施
の形態を示すブロック図である。図において、1は従来
技術に示したアンテナCに比べ指向性の広い、可動部を
有しない固定形の送受兼用のアンテナA、2はアンテナ
A1と後述の送信機あるいは受信機Aとを送受信モード
に応じて選択的に接続替えをする送受切換器、3はレー
ダ送信電波を出力する送信機、4はアンテナA1による
レーダ受信電波を受信、復調してレンジビデオを出力す
る受信機A、5は送信機3に送信トリガを出力するとと
もに、その送信トリガと受信機A4の復調出力であるレ
ンジビデオの時間差により、本追尾レーダ装置のアンテ
ナA1の配置点から目標物までの距離を算出する距離検
出器A、6は距離検出器A5で検出された距離情報を使
って、3点測距法により目標物の位置を特定する目標位
置特定器である。なお、送信トリガは送信機3等が発生
源となっても良く、送信機3が発生源の場合には送信ト
リガは送信機3から距離検出器A5に伝達される。
【0020】この発明では、アンテナA1と受信機A4
で構成される受信系は3組以上必要となり、距離検出器
A5はこの3組以上の受信系のレンジビデオ出力と送信
トリガとの時間間隔を検出をして、3個以上の距離情報
を出力する。
【0021】また、各受信系は、後述のように追尾の対
象とする目標物および各受信系相互と、目標物の位置と
要求される位置特定精度から定められる距離を離隔して
配備されるので、各々を基地局と称することもある。各
受信系の配備位置は、3角点測量等により、位置特定精
度から要求される位置精度で設定されており、その位置
情報は予め距離検出器A5および目標位置特定器6に登
録されている。
【0022】次に、上記のように構成されたこの発明の
実施の形態の追尾レーダ装置の動作を説明する。距離検
出器A5からの送信トリガに基づき、送信機3はレーダ
送信電波となる高周波を出力する。送受切換器2は送受
信モードに応じて切り換わり、この高周波出力をアンテ
ナA1に導き、アンテナA1から空間にレーダ送信電波
として放射される。送信機3の送信トリガの出力タイミ
ングあるいは送受切換器2の送受切換タイミングは、従
来の技術と同様の条件となる。このため、目標物からの
反射波を使う場合には、この条件が、追尾レーダ装置
と、対象目標物との距離に依存するので、最大追尾距離
に合わせて固定値としたり、対象目標物との距離を目標
物の速度、予定軌跡等より概略想定し、適応的に可変し
たりする。なお、レーダ送信電波が連続波あるいは目標
物がレーダ受信電波を応答する形式の場合は、送受で2
周波を使用するのでこの制約はない。
【0023】この放射されたレーダ送信電波が目標物に
到達すると、目標物で反射波を発生するか、あるいは目
標物がこのレーダ送信電波に応答して、例えば、目標物
の属性を示す情報や受信あるいは応答の時間情報等を含
む所定の応答波を出力する。なお、レーダ送信電波にも
通常、その属性を示すコードが付けられている。このコ
ードは、パルス波の場合にはパルス列で、連続波の場合
は変調により表現される。この反射波あるいは応答波を
3地点以上の基地局に配置された、上記送受兼用アンテ
ナA1を含む各アンテナA1で受信される。この受信信
号は受信モードにある送受切換器2を経由してあるいは
直接、各受信機A4に入力される。各受信機A4では、
受信、復調してレンジビデオを生成する。
【0024】各受信機A4で生成されたレンジビデオ
は、距離検出器A5に送られる。距離検出器A5は、一
般に送受兼用の基地局におかれるため、この基地局から
離隔されている基地局にある受信機A4からは、レーダ
受信電波を中間周波やレンジビデオの復調信号をそのま
ま、または変調して、あるいは、これらの距離信号をデ
ータに変換して、距離検出器が設けられている基地局に
伝送する。距離検出器A5では、このレンジビデオと距
離検出器A5自身が発生源である送信トリガとの時間差
を検出し、その結果を追尾レーダ装置と目標物との距離
情報として算出する。この3地点以上の基地局で得られ
た距離情報は、送受兼用の基地局に設けられた目標位置
特定回路6に入力され、上記予め登録された各受信系の
位置情報と合わせて、3点測距法を使って目標物の位置
情報を求める。なお、受信系数は3以上でも目標物の位
置の特定法は基本的に同一である。このようにして得ら
れた目標物の位置情報は、図示しないが表示器に出力さ
れたり、情報統括装置に伝送されたりして利用される。
【0025】図2にて、この発明の要素技術の一つであ
る距離検出について説明する。図2は、目標物がレーダ
送信電波に応答してレーダ受信電波を送信する、二次追
尾レーダ装置の例である。図において、100aはレー
ダ送信電波を送受信するとともに、各基地局と目標物R
200への距離を演算する基地局A、100b、100
cは目標物R200からのレーダ送信電波を受信し、基
地局A100aへ距離信号である復調信号を伝送出力す
る基地局Bおよび基地局C、200は基地局A100a
からのレーダ送信電波を受信し、自己識別データを含ん
だレーダ受信電波を送信する追尾対象の目標物、TAA
基地局A内のレーダ送信電波送信遅延時間、TA、TB
Cは基地局A、B、C内の目標物R200からのレー
ダ送信電波受信遅延時間、TRは目標物R200内のレ
ーダ送信電波受信から別のレーダ送信電波送信までの遅
延時間、TA-B、TA-Cは基地局Aと基地局B、C間の距
離信号伝送遅延時間、TA-R、TB-R、TC-Rは各基地局
と目標物R200間レーダ送信電波伝搬遅延時間で各基
地局と目標物R200間の距離情報を示すものである。
なお、レーダ送信電波の目標物R200からの反射を利
用する一次追尾レーダ装置ではTRが0となる。
【0026】次に、図3により距離検出の概念を示すタ
イミングチャート図である。基地局A100aから送信
されたレーダ送信電波は、送信基準タイミングから基地
局A送信遅延時間TAA、基地局A100aから目標物R
200までのレーダ送信電波伝搬遅延時間TA-Rを経過
後目標物R200に到達する、目標物R200Rではこ
のレーダ送信電波を受信すると目標物R200の内部遅
延時間TR後に別のレーダ送信電波を送信する。目標物
R200から送信されたレーダ送信電波は目標物R20
0と各基地局100間の伝搬遅延時間後各基地局100
で受信される。各基地局100ではレーダ送信電波受信
遅延時間経過後に基地局A100aに、この受信周波、
中間周波あるいはレンジビデオの復調された距離信号を
伝送する。復調信号を伝送する代わりに、受信、復調し
たレーダ送信電波の時間情報等をデータに表現して伝送
しても良い。基地局A100aに対する各基地局100
からの距離信号伝送遅延時間を経過後、この距離信号
は、基地局A100aに着信する。基地局A100aで
は、上記の遅延時間のうち、固定値となる各要素の内部
遅延時間、基地局間の伝送遅延時間は予め知ることが可
能なので、各基地局100から目標物R200までのレ
ーダ送信電波伝搬遅延時間を演算により求めることが出
来、さらにそれを各基地局100から目標物R200ま
での距離として求めることが出来る。
【0027】即ち、基地局A100aでは、レーダ送信
電波送信から目標物R200からのレーダ送信電波受信
までの総遅延時間は、送信基準タイミング基準でTAA
A- R+TR+TA-R+TA=TAA+2TA-R+TR+TA
なり、基地局B100bについては、TAA+TA-R+TR
+TB-R+TB+TA-B、基地局C100cではTAA+T
A- R+TR+TC-R+TC+TA-Cとなる。基地局A100
aについて固定値を差し引くことにより、基地局A10
0aから目標物R200までのレーダ送信電波伝搬遅延
時間TR-Aが求められ、それを使って演算することによ
り、基地局Bから目標物R200までのレーダ送信電波
伝搬遅延時間TR-B、基地局Cから目標物R200まで
のレーダ送信電波伝搬遅延時間TR-Cが求まる。電波の
自由空間の伝搬速度は公知であるから、この伝搬遅延時
間に光の速度を乗ずることにより、各基地局から目標物
R200までの距離が演算出来ることになる。なお、位
置特定の際に利用するため、距離信号に受信レベルを付
加して伝送する場合もある。
【0028】次いで図4にて、この発明のもう一つの要
素技術である3点測距による位置特定法について説明す
る。図において、基地局A、B、C及び目標物R200
の座標をそれぞれ次の通りとする。基地局A(0、0、
0)、基地局B(X2、Y2、Z2)、基地局C(X3、Y
3、3)、目標物(X0、Y0、Z0)とし、基地局A、
B、Cから目標物R200までの距離l1、l2、l3
すると、次の式が成立する。 l1 2=X0 2+Y0 2+Z0 22 2=(X0−X22+(Y0−Y22+Z0 23 2=(X0−X32+(Y0−Y32+Z0 2 この式を解くと X0=(X3 22−X2 23+Y23 2−Y2 23+l1 22
−l3 22+l2 23)/−(2X23−2X32) Y0=(X23 2−X2 23+X23 2−X32 2+l1 22
−l1 23−l3 22+l2 23)/(2X23−2X3
2) Z0=√(l1 2−X0 2−Y0 2) と目標物R200の位置が特定できる。このように目標
物R200の位置情報を三次元的に特定できる。なお、
距離情報が4以上存在するときにも、上記に基本的に同
一である。
【0029】なお、距離検出器の出力の精度は一般に受
信感度や構成装置の持つ固有の精度、温度等周囲条件等
に依存する誤差を持つので、この誤差分を含んだ距離情
報で上記位置を特定しようとすると、上記式で目標物位
置が点で求められるのでなく、3次元空間で求められ
る。この3次元空間から、目標物位置を点で求めようと
するときに、3次元空間の重心を求める場合がある。さ
らに、このとき各受信機A4から距離検出器A5を経由
して目標位置特定器6に伝送されてきた受信レベル等を
加味して、すなわち、受信レベルの高い距離情報が確度
が高い等、この距離情報による球表面の重みを加重し
て、重なり部分の重心を求めても良い。
【0030】さらに、図5に所要の基地局間隔と位置特
定誤差の関係を示す。図において基地局A、B間の距離
をlとし、目標物の高度をh、測距誤差をΔRとした時
の位置特定誤差ΔPを求める。 sin(θ/2)=ΔR/ΔP ΔP=ΔR/sin(θ/2) 一方 θ/2=tan-1(l/2h) 従って ΔP=ΔR/sin{tan-1(l/2h)} 例えば、高度3kmの目標物を距離測定誤差max20
mの距離測定器を使って、位置特定誤差60m以下で追
尾しようとする場合、上記式よりΔP=60m、ΔR=
20m、h=3000mを代入するとl=2121.3
mとなり、所要の基地局間離隔距離は2.2km以上と
なる。図は、各基地局を中心とする、受信系の性能で決
まる測距誤差を持つ距離を有する球が交差する様子を示
したものである。なお、図上球面(円弧)を簡略して直
線で表現している。
【0031】なお、この発明に於けるアンテナは、従来
技術で示した可動形のパラボラアンテナに比べると、機
械的制御が無い分、簡単な構成とすることが可能で、安
価に実現できるものである。また、電気的には、従来技
術のものが指向性の厳しい、専用のものであるのに対
し、温度特性や寸法精度等の要求の緩い汎用のホーンア
ンテナ等を使うことが出来る。さらに、上記構成から送
受切換器2を省き、アンテナA1と同等の送信専用アン
テナを新たに設け、送信機3と直結しても同じ効果が得
られる。このことはこの発明が、送受ともアンテナの指
向性の広い、簡単な構成のもので実現できるため採用出
来るようになったものである。アンテナの形式としては
ホーンアンテナの他、アンテナ利得が要求に合致すれば
無指向性のポールアンテナ等を使用できる。
【0032】実施の形態2.この発明の構成をとる追尾
レーダ装置においては、実施の形態1.で記したよう
に、アンテナAおよび受信機Aが簡単な構成となり、調
整が容易かつ小形化が可能となる。実施の形態2.で
は、この特長を使って、3台以上必要な受信系のうち、
受信専用となる系を可搬形に構成し、目標物の軌跡と必
要位置特定精度に合わせて、この移動局を所定の地点に
展開するようにしたものである。この移動局のサイズイ
メージは、レーダ送信電波に5GHz帯を使う場合、軽
車両に十分搭載される程度のものである。
【0033】図6にその構成を示す通り、受信専用の系
を可搬形に構成した以外に、図1に示す実施の形態1.
との違いは基本的には存在しない。図6においては、7
のアンテナBは収納および可搬し易いようにしてある。
また、8の受信機Bは受信機出力であるレンジビデオ
を、所定距離離隔した固定局に伝送するため、信号伝送
能力を有する。この信号伝送は、同軸ケーブルや光ファ
イバーを使った有線通信でも可能であるが、移動局の展
開性を考慮した場合には、マイクロ回線等無線方式が適
当である。また送受する信号は、復調信号そのものでな
く、復調信号をディジタルデータに変換後データ伝送す
る形式の方が良い。これに応じて、固定局の距離検出器
A5はこの信号を受信する機能を持つ必要がある。
【0034】また。移動局には、図示していないが、移
動局位置確認、伝送機能を持つ。すなわち、移動局は自
在に展開するものであり、本願発明の目標物の位置特定
法は、実施の形態1.で示したように、送受信局である
固定局と各受信局との位置関係を算出の前提とするもの
である。この移動局の位置確認機能としては、近年GP
Sを使って容易に実現できるようになってきた。GPS
の受信装置は移動局に容易に組み込める。この移動局位
置情報は、例えば、運用開始時に各移動局において検出
し、固定局等、移動局位置情報を必要とするところへデ
ータ伝送される。固定局の距離検出器A5はこれを受信
し、目標物に対する距離検出と位置特定の前提条件とし
て記憶する。なお、この移動局の位置検出精度は、目標
物に対する距離検出、位置特定精度に大きく係わるの
で、実施の形態1.に記載したように三角点測量が必要
な場合もある。
【0035】目標物の距離検出と位置特定に関する動作
については、実施の形態1.に同じであるので省略す
る。なお、送受を行う局は固定局として説明したが、や
はり、従来技術に比べるとアンテナA1と受信機A4
を、実施の形態1.に示したように小形化が可能なの
で、軽車両程度を使った移動局として構成することも可
能である。
【0036】実施の形態3.実施の形態2.の移動局の
主要構成は、受信アンテナと受信機Bおよび自局位置確
認伝送手段であったが、実施の形態3では、各移動局に
は自局で受信したレーダ受信電波を復調し、目標物の距
離検出まで行うようにするため、距離検出器をも構成要
素とする。
【0037】図7にこの構成を示す。実施の形態1.あ
るいは実施の形態2.とは異なり、移動局は、アンテナ
B7、受信機B8と距離検出器B8から構成される。
一方、固定局の構成において、距離検出器A5は自局の
受信機A4の出力分のみの距離検出機能を受け持つ。ま
た、送信トリガは固定局の距離検出器A5から、各移動
局の距離検出器Aに伝送される。この送信トリガの伝送
方法としては、実施の形態1.あるいは実施の形態2.
に記載した復調信号の伝送に同様である。それらとは別
の方法としては、図示しないがGPS受信信号より各基
地局に同期した基準時間情報を検出し、一旦各基地局間
で時間合わせを行った後は各基地局でこの基準時間情報
から送信トリガを生成する方法もある。各移動局では、
受信機B8からのレンジビデオとこの送信トリガにより
目標物と移動局間の距離を距離検出器B9が検出する。
なお、各移動局で距離検出する際、送信トリガが固定局
から伝送されてくる場合には、その伝送遅延も影響する
ので、これを補正するため、例えば追尾レーダ装置全体
の初期設定時等に、実施の形態2.とは逆に、固定局の
位置情報を予め各移動局に伝送して、各移動局で記憶さ
れているものとする。また、この補正については、固定
局側で送信トリガに対して、各移動局毎の伝送遅延分を
見込んだ位相調整を行う方法としても良い。
【0038】各移動局では、上記の構成により、各移動
局で検出された距離情報を自局位置情報と合わせて固定
局に伝送する。なお、移動局の位置情報は距離検出毎に
送る必要はなく、また目標物の距離情報の伝送形態は実
施の形態1.と同様である。固定局では、この各移動局
から伝送されてきた距離情報を目標位置特定器が受信
し、固定局の距離検出器出力と合わせて、目標物の位置
を実施の形態1.で示した3点測距法で算出する。
【0039】実施の形態4.今までの実施の形態は、送
受兼用および受信専用のアンテナを固定形のものとし、
3点測距法により目標物の位置を特定していたが、この
実施の形態においては、従来技術で示した可動形のパラ
ボラアンテナを使った追尾レーダ装置と本願の3点測距
法を使った追尾レーダ装置とを併用しようとするもので
ある。一般的にいえば、同程度のコストで上記2形式の
追尾レーダ装置を構成すると、目標物が近い場合には、
3点測距法が精度良く実現でき、遠くになるに従い、従
来の可動形アンテナのものの精度が優る。このため、こ
の実施の形態では、追尾レーダ装置選択回路を設け、予
め決められた目標物の位置条件により、近距離では3点
測距法による追尾レーダ装置出力を選択し、遠距離では
従来技術で説明した可動アンテナによる追尾レーダ装置
出力を選択する。この選択条件としては、上記の他に受
信電界強度を比較して、目標物の距離検出の精度の良い
方を選ぶことや、目標物への距離だけでなく、方位角ま
たは仰角に着目する場合もある。
【0040】図8にこの実施の形態における追尾レーダ
装置の構成を示す。従来例の図9および実施の形態1.
の構成図と比較すると、10の選択回路の挿入が異なる
部分である。この選択回路10の選択条件は、図示され
ていないが、上記の内容を選択条件参照メモリに書き込
まれているものとする。動作の説明は、従来技術、実施
の形態1.および上記説明通りであるので省略する。こ
の実施の形態においても、実施の形態2.のように受信
専用局を、可搬形に構成し移動局としても良い。さら
に、距離検出機能の実現については、実施の形態3.の
ように分散して構成しても良い。
【0041】この実施の形態は、新規にシステムを構築
する場合にも、性能面の向上の他、追尾レーダ装置とし
て冗長性を持たせたことになるので、信頼性面からも有
用である。 さらに、従来技術の追尾レーダ装置が既存
設備として存在しているときには、少ない追加コストで
大きなパフォーマンスを得ることが出来る。
【0042】
【発明の効果】この第一の発明に係わる追尾レーダ装置
は、送受兼用の第1のアンテナと、この第1のアンテナ
に接続されるアンテナの接続先を送受信モードに従って
切り換える送受切換器と、その送受切換器の切換動作に
より上記第1のアンテナに接続され、目標物に到達する
レーダ送信電波信号を出力する送信機と、上記送受切換
器の切換動作により上記第1のアンテナに接続され、レ
ーダ送信電波に対する目標物の応答あるいは反射により
生ずるレーダ受信電波を、受信、復調する第1の受信機
とを設けた第1の基地局と、受信専用の第2のアンテナ
と、この第2のアンテナに接続され、上記レーダ受信電
波を、受信、復調する第2の受信機とを備えた複数の第
2の基地局とから成る追尾レーダ装置にあって、上記第
1およびの第2の受信機からの上記復調信号より、目標
物と上記各基地局間の離隔距離を検出する距離検出器
と、この距離検出器により検出された上記離隔距離値を
使って所定の演算を行うことにより目標物の位置を特定
する目標位置特定器とを上記第1あるいは上記複数の第
2の基地局の何れかに備え、上記第1の基地局と上記複
数の第2の基地局がそれぞれ所定距離を離隔して配置さ
れているものであり、複雑な機械制御を必要とするアン
テナ制御駆動系を不要とし、受信系統も1系統で済むた
め、安価な構成で、高い位置特定精度が得られ、かつ、
小形化が図れる。
【0043】この第二の発明に係わる追尾レーダ装置
は、上記位置検出器が上記第1および上記複数の第2の
受信機に対応して、上記各基地局に配置されているもの
であり、基地局間の信号伝送を厳しいタイミング精度を
必要としないディジタルデータの伝送とすることが可能
であるので、上記の効果に加え、安価な、信頼性の高い
伝送系を構成出来る。
【0044】この第三の発明に係わる追尾レーダ装置
は、上記各基地局の1または全てを可搬形の移動局に構
成したものであるので、安価な構成で、高い位置特定精
度が得られる。さらに、位置が不特定の目標物の追尾に
対し、追尾特性を最適にする位置へ展開することが出来
る。
【0045】この第四の発明に係わる追尾レーダ装置
は、上記可搬形に構成した移動局において、移動局の所
在位置を検出し、自局および関連する他局に所在位置情
報を登録する手段を備えるものであるので、安価な構成
で、高い位置特定精度が得られる。さらに、位置が不特
定の目標物の追尾に対し、追尾特性を最適にする位置へ
展開することが出来る。
【0046】この第五の発明に係わる追尾レーダ装置
は、送受兼用の可動形の第1のアンテナと、この第1の
アンテナに接続されるアンテナの接続先を送受信モード
に従って切り換える送受切換器と、その送受切換器の切
換動作により上記第1のアンテナに接続され、目標物に
到達するレーダ送信電波信号を出力する送信機と、上記
送受切換器の切換動作により上記第1のアンテナに接続
され、レーダ送信電波に対する目標物の応答あるいは反
射により生ずるレーダ受信電波を、受信、復調する第1
の受信機とを設けた第1の基地局と、受信専用の第2の
アンテナと、この第2のアンテナに接続され、上記レー
ダ受信電波を、受信、復調する第2の受信機とを備えた
複数の第2の基地局とから成る追尾レーダ装置にあっ
て、上記第1の受信機からの目標物角度情報により、ア
ンテナ指向方向と目標物との角度を出力する角度検出器
と、この角度検出器の角度出力により、上記アンテナの
指向方向を制御するアンテナ駆動器と、上記第1および
の第2の受信機からの上記復調信号より、目標物と上記
各基地局間の離隔距離を検出する距離検出器と、この距
離検出器により検出された上記離隔距離値を使って所定
の演算を行うことにより目標物の位置を特定する目標位
置特定器と、上記角度出力と上記目標物と第1のアンテ
ナとの離隔距離値から成る第1の目標物特定位置と上記
目標位置特定器の出力である第2の目標物特定位置を、
予め設定された参照条件ファイルに従って選択する手段
を第1の基地局に備え、上記第1の基地局と上記複数の
第2の基地局がそれぞれ所定距離を離隔して配置されて
いるものであるるので、安価に冗長構成が取れることに
より信頼性が高まると共に、目標物の各種条件に合わせ
て最適な位置特定法を選択するので、より高い位置特定
精度が得られる。さらに、従来の追尾系が既設である場
合には、わずかな追加費用で上記の効果を得ることが出
来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の追尾レーダ装置の構成を示すブロ
ック図である。
【図2】 この発明の距離検出の概念を示す説明図であ
る。
【図3】 この発明の距離検出の概念を示すタイミング
チャート図である。
【図4】 この発明の三点測距による目標物の位置特定
の概念を示す説明図である。
【図5】 この発明の所要の基地局間隔と位置特定誤差
の関係を示す説明図である。
【図6】 この発明の他の追尾レーダ装置の構成を示す
ブロック図である。
【図7】 この発明の他の追尾レーダ装置の構成を示す
ブロック図である。
【図8】 この発明の他の追尾レーダ装置の構成を示す
ブロック図である。
【図9】 従来の追尾レーダ装置の構成を示すブロック
図である。
【符号の説明】
1:アンテナA 2:送受切換器 3:送信機 4:受信機A 5:距離検出器A 6:目標位置特定器 7:アンテナB 8:受信機B 9:距離検出器B 10:選択回路 11:アンテナC 12:受信機C 13:距離検出器C 14:角度検出器 15:アンテナ駆動器 100:基地局 100a:基地局A 100b:基地局B 100c:基地局C 200:目標物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上東 佳克 兵庫県尼崎市猪名寺二丁目5番1号 三 菱電機マイコン機器ソフトウエア株式会 社内 (56)参考文献 特開 平5−34447(JP,A) 特開 昭53−65686(JP,A) 特開 平4−29080(JP,A) 特開 平9−197040(JP,A) 実開 平3−23383(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空間を移動する目標物を追尾する追尾レ
    ーダ装置において、 送受兼用の第1のアンテナと、 この第1のアンテナに接続されるアンテナの接続先を送
    受信モードに従って切り換える送受切換器と、 その送受切換器の切換動作により上記第1のアンテナに
    接続され、目標物に到達するレーダ出力電波信号を出力
    する送信機と、 上記送受切換器の切換動作により上記第1のアンテナに
    接続され、レーダ出力電波に対する目標物の応答あるい
    は反射により生ずるレーダ受信電波を、受信、復調する
    第1の受信機とを設けた第1の基地局と、 受信専用の第2のアンテナと、 この第2のアンテナに接続され、上記レーダ受信電波
    を、受信、復調する第2の受信機とを備えた複数の第2
    の基地局とから成る追尾レーダ装置にあって、 上記第1および上記複数の第2の受信機からの上記復調
    信号より、目標物と上記各基地局間の離隔距離を検出す
    る距離検出器と、 この距離検出器により検出された上記離隔距離値を使っ
    て所定の演算を行うことにより目標物の位置を特定する
    目標位置特定器とを上記第1あるいは上記複数の第2の
    基地局の何れかに備え、 上記第1の基地局と上記複数の第2の基地局がそれぞれ
    所定距離を離隔して配置されていることを特徴とする追
    尾レーダ装置。
  2. 【請求項2】 上記距離検出器が上記第1および上記複
    数の第2の受信機に対応して、上記各基地局に配置され
    ていることを特徴とする請求項1に記載の追尾レーダ装
    置。
  3. 【請求項3】 上記各基地局の1または全てを可搬形の
    移動局に構成したことを特徴とする請求項1または請求
    項2に記載の追尾レーダ装置。
  4. 【請求項4】 上記可搬形に構成した移動局において、
    移動局の所在位置を検出し、自局および関連する他局に
    所在位置情報を登録する手段を備えることを特徴とする
    請求項3に記載の追尾レーダ装置。
  5. 【請求項5】 空間を移動する目標物を追尾する追尾レ
    ーダ装置において、 送受兼用の可動形の第1のアンテナと、 この第1のアンテナに接続されるアンテナの接続先を送
    受信モードに従って切り換える送受切換器と、 その送受切換器の切換動作により上記第1のアンテナに
    接続され、目標物に到達するレーダ出力電波信号を出力
    する送信機と、 上記送受切換器の切換動作により上記第1のアンテナに
    接続され、レーダ出力電波に対する目標物の応答あるい
    は反射により生ずるレーダ受信電波を、受信、復調する
    第1の受信機とを設けた第1の基地局と、 受信専用の第2のアンテナと、 この第2のアンテナに接続され、上記レーダ受信電波
    を、受信、復調する第2の受信機とを備えた複数の第2
    の基地局とから成る追尾レーダ装置にあって、 上記第1の受信機からの目標物角度情報により、アンテ
    ナ指向方向と目標物との角度を出力する角度検出器と、 この角度検出器の角度出力により、上記アンテナの指向
    方向を制御するアンテナ駆動器と、 上記第1および第2の受信機からの上記復調信号より、
    目標物と上記各基地局間の離隔距離を検出する距離検出
    器と、 この距離検出器により検出された上記離隔距離値を使っ
    て所定の演算を行うことにより目標物の位置を特定する
    目標位置特定器と、 上記角度出力と上記目標物と第1のアンテナとの離隔距
    離値から成る第1の目標物特定位置と上記目標位置特定
    器の出力である第2の目標物特定位置を、予め設定され
    た参照条件ファイルに従って選択する手段を第1の基地
    局に備え、 上記第1の基地局と上記複数の第2の基地局がそれぞれ
    所定距離を離隔して配置されていることを特徴とする追
    尾レーダ装置。
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