JP3506111B2 - レーダ装置 - Google Patents

レーダ装置

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JP3506111B2 JP2000330886A JP2000330886A JP3506111B2 JP 3506111 B2 JP3506111 B2 JP 3506111B2 JP 2000330886 A JP2000330886 A JP 2000330886A JP 2000330886 A JP2000330886 A JP 2000330886A JP 3506111 B2 JP3506111 B2 JP 3506111B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、航空機、船舶等
の目標を探知するレーダ装置、特に目標を効率的に探知
できるように電波ビームを制御するレーダ装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】以下、従来のレーダ装置における電波ビ
ームの制御に関し、図5、6に示す例を用いて説明す
る。図5は従来のレーダ装置のトラッキング・ビーム
(目標の移動に伴い指向方向が変化し、目標を追尾する
電波ビーム)に関する概念図である。従来のレーダ装置
では図5に示すように、レーダ装置から目標までの距
離、目標のRCS(Radar Corss Sect
ion(レーダ反射断面積))等が目標により変化する
にもかかわらず、同一の電波ビームの諸元によるトラッ
キング・ビームの制御を行っていた。このようなトラッ
キング・ビームの制御を行う従来レーダ装置の簡易ブロ
ック図を図6に示す。図6において、1は空中線へ送信
信号を送出する送信機、2は送信信号を空間の目標に向
け電波として放射するとともに上記目標で反射した電波
を受信する空中線、3は空中線からの受信信号を増幅及
び周波数変換する受信機である。上記送信機1及び受信
機3は図示しない制御部により動作制御されている。従
来のレーダ装置のトラッキング・ビームに関する処理は
上記のようになされ、目標までの距離や目標のRCS等
を考慮せず、常に同一の電波ビームの諸元にてトラッキ
ング・ビームを制御していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のレーダ装置のト
ラッキング・ビームに関する処理は以上のように、目標
の距離やRCS等に関らず、常に同一の諸元にてトラッ
キング・ビームを適用していた。そのため、目標距離が
短くなったとき、過大なエネルギーを照射しており、シ
ステム利得を無駄に使用していた。
【0004】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、過去の受信信号に基づく目標
諸元により将来のトラッキング・ビームの送信エネルギ
ーを制御し、システム利得を向上させることを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明の実施の形態1
に係るレーダ装置は、送信信号を発生する送信機と、こ
の送信機からの送信信号をビーム状電波とし空間に放射
し目標からの反射電波を受信する空中線と、この空中線
からの受信信号を増幅し周波数変換する受信機と、この
受信機からの受信信号を分析し算出される目標距離、目
標速度、目標位置より次回測定時の目標距離を推定する
目標距離推定器と、この推定目標距離、上記目標の基準
レーダ反射断面積及び上記受信機の所用受信電力とから
次回測定時の送信ビームエネルギーを算出し、これに基
づき上記送信機が発生する送信信号の送信エネルギー制
御を行う送信ビーム諸元制御器とを備えたものである。
【0006】また、この発明の実施の形態2に係るレー
ダ装置は、この送信機からの送信信号をビーム状電波と
し空間に放射し目標からの反射電波を受信する空中線
と、この空中線からの受信信号を増幅し周波数変換する
受信機と、この受信機からの受信信号を分析し算出され
る目標距離、目標速度、目標位置より次回測定時の目標
距離を推定する目標距離推定器と、上記受信機からの受
信信号の電力を算出する受信電力算出器と、上記推定目
標距離及び上記受信電力から上記目標のレーダ反射断面
積を算出する目標RCS算出器と、上記推定目標距離、
上記目標のレーダ反射断面積及び上記受信機の所用受信
電力とから次回測定時の送信ビームエネルギーを算出
し、これに基づき上記送信機が発生する送信信号の送信
エネルギー制御を行う送信ビーム諸元制御器とを備えた
ものである。
【0007】また、この発明の実施の形態3に係るレー
ダ装置は、この送信機からの送信信号をビーム状電波と
し空間に放射し目標からの反射電波を受信する空中線
と、この空中線からの受信信号を増幅し周波数変換する
受信機と、この受信機からの受信信号を分析し算出され
る目標距離、目標速度、目標位置より次回測定時の目標
距離を推定する目標距離推定器と、上記受信機からの受
信信号の電力を算出する受信電力算出器と、上記推定目
標距離及び上記受信電力から目標のレーダ反射断面積を
算出する目標RCS算出器と、上記受信機からの受信信
号に基づき次回測定時の目標のアスペクト角を算出する
目標アスペクト角算出器と、上記目標のレーダ反射断面
積と目標のアスペクト角とから次回測定時の目標のレー
ダ断面積を推定する目標RCS推定器と、上記推定目標
距離、上記推定レーダ反射断面積及び上記受信機の所用
受信電力とから次回測定時の送信ビームエネルギーを算
出し、これに基づき上記送信機が発生する送信信号の送
信エネルギー制御を行う送信ビーム諸元制御器とを備え
たものである。
【0008】
【発明の実施の形態】実施の形態1. 以下、この発明の実施の形態1におけるレーダ装置のト
ラッキング・ビームの制御に関し、図1、2を用いて説
明する。図1はこの発明の実施の形態1によるレーダ装
置を示すブロック図であり、1から3は従来のレーダ装
置と同一のものである。4は受信機3からの受信信号に
よりレーダ装置から目標までの距離を算出する目標距離
算出器、6は上記目標距離算出器で過去に算出された距
離に基づき次回測定時における目標までの距離を推定す
る目標距離推定器、12は上記目標までの推定距離R、
後述するレーダ反射断面積σ、所用受信電力Sに基づき
次回測定時の送信ビームの送信エネルギーを決定し、こ
の送信エネルギーに基づき送信機1からの送信信号の制
御を行う送信ビーム諸元制御器である。13は上記送信
エネルギーを決定するパラメータとしてのレーダ反射断
面積σ、所用受信電力Sをあらかじめ記録したパラメー
タ記憶器である。
【0009】上記のように構成されたレーダ装置のトラ
ッキング・ビームに関する処理系おいて、送信機1、空
中線2及び受信機3は従来のレーダ装置と同等に動作す
る。目標距離算出器4は受信機3からの受信信号により
目標までの距離を算出する。この距離は空中線2より電
波を放射してから目標で反射し空中線2で受信されるま
での時間を測定することにより算出できる。目標距離推
定器6は過去に測定された目標までの距離、速度、位置
の情報(位置、速度の測定手段は図示していないが、こ
れらも受信機からの受信信号に基づき算出される)に基
づき、次回測定時における目標の位置を予測し目標まで
の距離を推定する。送信ビーム諸元制御器12は目標距
離推定器6からの推定距離R及びパラメータ記憶器13
にあらかじめ記憶されたレーダ反射断面積σ、所用受信
電力Sを用いて次回測定時の送信ビームの送信エネルギ
ーを決定する。ここで送信エネルギーとは、一回あたり
の測定期間において数パルスの送信がある場合,その測
定期間内のパルスのトータルのエネルギーを意味する。
【0010】上記のとおり、この発明は目標を検出する
のに最適な送信エネルギーを決定するところにある。以
下この送信エネルギーの決定の方法について説明する。
式(1)は一般にレーダ方程式といわれるレーダ装置及
び目標の各種諸元の関係を示すものである。 式(1)を用いて次回測定時の送信エネルギー(D・
H)を決定するためには、式中の他の定数(Cons
t、R、σ、S)を何らかの方法で決めればよい。Co
nstは送信機パワー、アンテナ利得等のレーダ装置の
物理的性能等により決定されるレーダ装置固有の既知の
定数である。所用受信電力(S)は受信信号の中から目
標を分離するのに必要なレベルの電力であり、レーダ装
置の目標検出性能によりレーダ装置の運用者が決定する
数値である。この数値はパラメータ記憶部13にあらか
じめ記憶されている。目標までの距離(R)は上記のと
おり受信機からの受信信号により測定され、蓄積された
過去の受信情報を用いて次回測定時の数値を推定するこ
とができる。目標のRCS(σ)は後述するように受信
信号より測定及び推定可能であるが、本実施の形態1で
は推定値としてパラメータ記憶部13にあらかじめ記憶
された数値を用いる。この数値はレーダ探知する対象を
想定することにより、その対象の大きさからあらかじめ
予想することが可能である。以上より、Const、目
標までの距離(R)所用受信電力(S)、目標のRCS
(σ)が設定されるので,式(1)を用いて送信エネル
ギー(D・H)を決定できる。図2は本実施の形態1に
よるレーダ装置のトラッキング・ビームに関する概念図
である。目標までの距離に応じて送信エネルギーを制御
するので、図12に示すように目標に対し過大なエネル
ギーを照射することなく、適切なエネルギーの照射が可
能となる。
【0011】実施の形態2. 次に実施の形態2について説明する。実施の形態1では
目標のRCSとして、あらかじめ設定された推定値を用
いていたが、本実施の形態2では受信信号から実際に算
出される最新の値を用いる。図3はこの発明の実施の形
態2によるレーダ装置を示すブロック図である。図にお
いて5は受信信号の電力レベルを算出する受信電力算出
器、11は目標までの距離及び上記受信電力を用いて目
標のRCSを算出する目標RCS算出器である。式
(1)において、最新の受信信号に対応する送信時の送
信エネルギー(D・H)は既知である。また、この受信
信号を用いて最新の目標距離、受信電力は目標算出器
4,受信電力算出器5により算出される。以上より式
(1)から最新の目標RCS(σ)を算出できる。次回
測定時の最新の送信エネルギーの決定の方法は実施の形
態1での説明と同じである。本実施の形態2では、あら
かじめ設定されたRCSの推定値の代わりに、受信信号
による測定値を用いてRCSを算出したので,より精度
よく送信エネルギーの決定が可能である。
【0012】実施の形態3. 次に実施の形態3について説明する。実施の形態2では
目標RCSとして、現時点での最新の目標のRCS測定
値を用いていたが,本実施の形態3では次回測定時の目
標の姿勢まで考慮した目標のRCSを推定し、その推定
値を用いるものである。図4はこの発明の実施の形態3
によるレーダ装置を示すブロック図である。図において
目標アスペクト角追尾器8は目標における自身の進行方
向に対する電波到来方向であるアスペクト角を算出しそ
のアスペクト角を追尾する。目標アスペクト角推定器は
過去のアスペクト角の情報から次回測定時のアスペクト
角を推定するものである。目標RCSデータベースには
複数の目標に対し、アスペクト角に対応するRCSがデ
ータテーブルとしてデータベース化されて登録されてい
る。目標RCS推定器は、現時点(又は過去)の目標の
RCSから目標を特定し、この特定された目標に対応す
るRCSデータテーブルより次回測定時のアスペクト角
に対応する目標RCSを推定(探索・抽出)する。次回
測定時の最新の送信エネルギーの決定の方法は実施の形
態1、2での説明と同じである。本実施の形態3では、
あらかじめ設定されたRCSの推定値の代わりに、次回
測定時のRCSを予測したので,より精度よく送信エネ
ルギーの決定が可能である。
【0013】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、過去の
受信信号より算出又は推定された目標までの距離、目標
RCSにより、将来のトラッキング・ビームの諸元を予
想し制御することにより、システム利得を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1のレーダ装置におけ
るトラッキング・ビームに関する処理のブロック図であ
る。
【図2】 この発明の実施の形態1のレーダ装置におけ
るトラッキング・ビームに関する照射エネルギーの概念
図である。
【図3】 この発明の実施の形態2のレーダ装置におけ
るトラッキング・ビームに関する処理のブロック図であ
る。
【図4】 この発明の実施の形態3のレーダ装置におけ
るトラッキング・ビームに関する処理のブロック図であ
る。
【図5】 従来のレーダ装置におけるトラッキング・ビ
ームに関する照射エネルギーの概念図である。
【図6】 従来のレーダ装置におけるトラッキング・ビ
ームに関する処理のブロック図である。
【符号の説明】
1 送信機、2 空中線、3 受信機、4 目標距離算
出器、5 受信電力算出器、6目標距離推定器、7 目
標RCS算出器、8 目標アスペクト角追尾器、9 目
標アスペクト角算出器、10 目標RCSデータベー
ス、11 目標RCS推定器、12 送信ビーム諸元制
御器、13 パラメータ記憶器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,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】 送信信号を発生する送信機と、この送信
    機からの送信信号をビーム状電波とし空間に放射し目標
    からの反射電波を受信する空中線と、この空中線からの
    受信信号を増幅し周波数変換する受信機と、この受信機
    からの受信信号を分析し算出される目標距離、目標速
    度、目標位置より次回測定時の目標距離を推定する目標
    距離推定器と、この推定目標距離、上記目標の基準レー
    ダ反射断面積及び上記受信機の所用受信電力とから次回
    測定時の送信ビームエネルギーを算出し、これに基づき
    上記送信機が発生する送信信号の送信エネルギー制御を
    行う送信ビーム諸元制御器とを備えることを特徴とする
    レーダ装置。
  2. 【請求項2】 送信信号を発生する送信機と、この送信
    機からの送信信号をビーム状電波とし空間に放射し目標
    からの反射電波を受信する空中線と、この空中線からの
    受信信号を増幅し周波数変換する受信機と、この受信機
    からの受信信号を分析し算出される目標距離、目標速
    度、目標位置より次回測定時の目標距離を推定する目標
    距離推定器と、上記受信機からの受信信号の電力を算出
    する受信電力算出器と、上記推定目標距離及び上記受信
    電力から上記目標のレーダ反射断面積を算出する目標R
    CS算出器と、上記推定目標距離、上記目標のレーダ反
    射断面積及び上記受信機の所用受信電力とから次回測定
    時の送信ビームエネルギーを算出し、これに基づき上記
    送信機が発生する送信信号の送信エネルギー制御を行う
    送信ビーム諸元制御器とを備えることを特徴とするレー
    ダ装置。
  3. 【請求項3】 送信信号を発生する送信機と、この送信
    機からの送信信号をビーム状電波とし空間に放射し目標
    からの反射電波を受信する空中線と、この空中線からの
    受信信号を増幅し周波数変換する受信機と、この受信機
    からの受信信号を分析し算出される目標距離、目標速
    度、目標位置より次回測定時の目標距離を推定する目標
    距離推定器と、上記受信機からの受信信号の電力を算出
    する受信電力算出器と、上記推定目標距離及び上記受信
    電力から目標のレーダ反射断面積を算出する目標RCS
    算出器と、上記受信機からの受信信号に基づき次回測定
    時の目標のアスペクト角を算出する目標アスペクト角算
    出器と、上記目標のレーダ反射断面積と目標のアスペク
    ト角とから次回測定時の目標のレーダ断面積を推定する
    目標RCS推定器と、上記推定目標距離、上記推定レー
    ダ反射断面積及び上記受信機の所用受信電力とから次回
    測定時の送信ビームエネルギーを算出し、これに基づき
    上記送信機が発生する送信信号の送信エネルギー制御を
    行う送信ビーム諸元制御器とを備えることを特徴とする
    レーダ装置。
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