JP3608001B2 - パッシブレーダ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーダ装置であって、送信や送信装置との同期を行うこと無く、ＴＶやラジオなどの既存の電波を用いて方位や距離などの目標の位置を特定するパッシブレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーダ装置では、送受信を同一アンテナにて行うモノスタティックレーダや送信アンテナと受信アンテナが別の位置に配置されたバイスタティックレーダ等があるが、通常のモノスタティックレーダ装置における送信局は、送信を行うことによって位置を探知されてしまうという問題があった。
【０００３】
また、通常のバイスタティックレーダ装置の信号処理は送受信の同期が必要であり、送信側の電波諸元がなければ目標位置の算出ができなかった。さらに、その点を解決した、例えば特開平６−１４８３１８に開示されたバイスタティックレーダ装置のように、電波諸元が不明な送信源を用いた場合には、反射波の強度が弱いため直接波受信用のアンテナと反射波受信用のアンテナとにアンテナを分けて信号処理を行う必要がある。
図６は特開平６−１４８３１８に開示されたバイスタティックレーダ装置である。図において、ＴＸは送信源、ＲＸは受信装置、３１は直接波受信用アンテナ系、３２は反射波受信用アンテナ系、３３ａ、３３ｂは受信機、３４は相関フィルタ、３５は特性変更部、３６は指示器である。
【０００４】
図６に示すバイスタティックレーダ装置は、送信源から送信された電波が目標に反射し反射受信用アンテナ系３２にて受信され、同時に直接波受信アンテナ系３１にて直接波が受信される。
直接波受信アンテナ系３１および反射波受信用アンテナ３２にて受信された信号は、それぞれ受信機３３ａ、３３ｂを経由し受信処理された送信波系に適応したフィルタにより目標検出を行い指示器３６にて表示される。このとき、送信源から送信された微弱な電波を受信するためには直接波用と反射波用の別々のアンテナが必要であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来のレーダ装置において、送受信を同一のアンテナにて行うモノスタティックレーダ装置の場合は、送信の際の電波で自局の位置を探知されてしまうという問題があった。
【０００６】
また、送信局と受信局とを別の位置に配置したバイスタティックレーダ装置では、送信諸元が不明な電波を用いたレーダ装置に関しては受信処理を行うことが出来ないという問題がある。さらに、その点を解決し送信諸元が不明な電波を用いる場合でも直接波と目標からの反射波に対し別々のアンテナにて受信する必要があり、装置が大型化するという問題点があった。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであり、送信諸元が不明な各種既存電波を送信波として用い、かつ直接波と目標からの反射波を同一のアンテナで受信しても目標の距離および方位を求めることができ、自局の位置を探知されないパッシブレーダ装置を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わるパッシブレーダ装置は、送信源とは独立したレーダ装置であって、前記送信源からの直接波および目標からの反射波を受信する複数の素子アンテナからなるアンテナ装置と、当該アンテナ装置を介して受信した信号の受信処理を行う受信装置と、受信装置から出力される受信信号から前記反射波の到来方位を推定する方位推定装置と、推定された反射波の到来方位に基づいて前記受信信号から目標の存在する方位の反射波および直接波の成分をそれぞれ分離および抽出する信号分離装置とを具備し、抽出した直接波および反射波を相関処理し、当該相関処理の結果から目標の位置の検出を行うものである。
【０００９】
また、送信源とは独立したレーダ装置であって、前記送信源からの直接波および目標からの反射波を受信する複数の素子アンテナからなるアンテナ装置と、当該アンテナ装置を介して受信した信号の受信処理を行う受信装置と、受信装置から出力される受信信号から前記反射波の到来方位を推定する方位推定装置と、推定された反射波の到来方位に基づいて前記受信信号から目標の存在する方位の反射波および直接波の成分をそれぞれ分離および抽出する信号分離装置と、移動する送信源および／または移動する自局の位置情報を記憶する位置補正装置とを具備し、前記抽出した直接波および反射波を相関処理し、当該相関処理の結果から目標の検出を行い、前記移動する送信源および／または移動する自局の位置情報に応じて、前記検出した目標の位置を補正するものである。
【００１０】
また、他局の検出した目標位置情報を蓄積する他レーダ情報相関装置を具備し、他局の検出した目標位置情報と自局の検出した目標位置情報を平均処理して最終的な目標位置情報を算出するものである。
【００１１】
また、複数の送信源とはそれぞれ独立したレーダ装置であって、複数の周波数にそれぞれ対応し、各送信源からの直接波および一つの目標からの反射波を受信する複数の素子アンテナからなる複数または一つのアンテナ装置と、当該各アンテナ装置を介して受信した信号の受信処理を行う複数の受信装置と、当該各受信装置から出力される受信信号から前記反射波の到来方位を推定する複数の方位推定装置と、当該各推定された反射波の到来方位に基づいて前記複数の受信信号から目標の存在する方位の反射波および直接波の成分をそれぞれ分離および抽出する複数の信号分離装置とを具備し、複数の送信源からの直接波および反射波を用いて目標検出を行うものである。
【００１２】
また、他局に向けてデータを送信するための送信装置と、送信装置の出力を他局に向けて発信し、また他局からの直接波および目標からの反射波を受信する複数の素子アンテナからなるアンテナ装置と、当該アンテナ装置を介して受信した信号の受信処理を行う受信装置と、当該受信装置から出力される受信信号から前記反射波の到来方位を推定する方位推定装置と、推定された反射波の到来方位に基づいて前記受信信号から目標の存在する方位の反射波および直接波の成分をそれぞれ分離および抽出する信号分離装置とを具備し、自局から他局への送信波および他局からの受信波を直接波とし、当該直接波と前記反射波を相関処理することで、目標の位置検出を行うものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係わるパッシブレーダ装置の構成を表すブロック図である。図において、１ａは自局の制御によらない放送衛星、またはＴＶ、ラジオ等の放送を行う地上局等の送信源、２は目標、３は送信源１ａからの直接波および目標からの反射波を受信する複数の素子アンテナからなるアンテナ装置、４はアンテナ装置３を介して入力される信号の受信処理を行う受信装置、５は受信された信号の方位推定を行う方位推定装置、６は受信装置４の出力信号を送信源１ａからの直接波と目標からの反射波とに分離・抽出を行う信号分離装置、７は分離した直接波および反射波を用いて相関処理を行う相関処理装置、８は相関処理後の信号を積分し信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を改善する積分処理装置、９は積分処理装置８の出力を用いて目標位置の検出を行う目標検出装置、１０は検出された目標位置の表示等を行う表示装置である。
【００１４】
次に、動作について説明する。まず、送信源１ａの位置は当該パッシブレーダ装置の方位推定装置５等を用いてあらかじめ判別しており、移動はしないものとする。送信源１ａから送信された信号は直接波としてアンテナ装置３にて受信されるとともに、目標２にて反射し、反射波としてアンテナ装置３にて受信される。アンテナ装置３を介して入力される直接波および反射波の混合信号は受信装置４で受信処理され、方位推定装置５に入力される。方位推定装置５では、ＭＵＳＩＣ等の超分解能アルゴリズムを用いて反射波の方位の推定を行う。
【００１５】
例えば、超分解能アルゴリズムとしてＭＵＳＩＣを用いた場合について説明する。ＭＵＳＩＣの基本原理は、アレーアンテナにおいて、当該アレーアンテナの各素子の受信信号から相関行列Ｒを算出し、当該Ｒの固有値λおよびそれぞれの固有値に対応する固有ベクトルを求める。そして、固有値λの分布から到来電波の数Ｋを推定し、最小固有値に対応する固有ベクトルを算出する。そして、当該固有ベクトルなどから方位評価関数を求め、これを全角度について走査し、Ｋ個のピーク値に対応する方位を到来方位と推定するというものである。そのため、ＭＵＳＩＣを用いる場合はアレーアンテナである必要があるが、その際、素子アンテナとしてパラボラアンテナもしくは八木アンテナのようなアンテナを複数個並べて用いる構成としても良い。
【００１６】
そして、ＭＵＳＩＣ等の超分解能アルゴリズムによって反射波の方位の推定を行った後、受信装置４からの受信信号は信号分離装置６に出力され、目標の存在する方位の反射波および直接波が分離抽出される。抽出された直接波および反射波は、相関処理装置７に送られ、相互相関が算出される。相互相関によってＳ／Ｎの改善がなされた信号は、積分処理装置８において積分され更なるＳ／Ｎの改善が行われる。目標検出装置９では積分が行われた信号を用いて目標位置の検出が行われる。その際、目標の方位については方位推定装置５にてすでに求められており、目標の距離は直接波と反射波のアンテナ装置３へ到来時間のずれから求められる。以上のようにして求めた目標の位置情報は表示装置１０にて表示される。
【００１７】
以上のように、本実施の形態１では、受信信号にＭＵＳＩＣ等の超分解能アルゴリズムを用いて送信源からの直接波および目標からの反射波の方位を推定した後、受信信号から直接波および反射波を分離抽出することで、各種既存電波の送信波を直接波として用い、かつ当該直接波と目標からの反射波を同一のアンテナで受信しても目標の距離および方位を求めることができ、自局の位置を探知されないパッシブレーダ装置を得る。
【００１８】
実施の形態２．
上記の実施の形態１では、送信源および自局の位置が固定されている場合についてであったが、本実施の形態２では、送信源および／または自局が移動する場合について説明する。
【００１９】
図２は本実施の形態２に係わるパッシブレーダ装置の構成を表すブロック図である。１ｂは移動を行う自局の制御によらない送信源、１１は送信源および／または自局の移動情報を記憶する位置補正装置である。
【００２０】
本実施の形態２では送信源および／または自局が移動する場合についてである。まず、送信源が移動する場合は、送信局の位置が明確である必要があるため、例えば、軌道衛星であれば衛星の位置情報や速度などの移動情報をあらかじめ入手しておく。地上や空中を移動するレーダ等を送信源として用いる場合も同様である。図２で示すように、位置補正装置１１において送信源の移動速度に応じてドップラーシフトの換算等、移動に関する情報が処理され、目標検出装置９では当該移動情報を元に実施の形態１と同様にして求められた目標の位置を補正して正しい目標位置情報を表示装置１０に出力する。
【００２１】
次に、自局が移動する場合には、自局の移動情報をＧＰＳ等で入手しておき、送信源が移動する場合と同様に位置補正装置１１を用いて移動情報を処理し、目標検出装置９にて目標の位置を補正し、正しい目標位置情報を表示装置１０に出力する。
【００２２】
以上のように、本実施の形態２では位置補正装置を設け、送信源および／または自局が移動する場合でも、あらかじめ当該送信源の移動情報を入手しておき、かつ移動によるドップラーシフト等の補正を行うことで、実施の形態１と同様に、各種既存電波を送信波として用い、送信源からの直接波と目標からの反射波を同一のアンテナで受信しても目標の距離および方位を求めることができ、自局の位置を探知されないパッシブレーダ装置を得る。
【００２３】
実施の形態３．
上記の実施の形態１および２では自局のみで目標位置情報の検出を行うパッシブレーダ装置について説明したが、本実施の形態３では、パッシブレーダ装置をネットワーク化して複数のパッシブレーダ装置からの目標の位置情報の検出結果を、平均もしくは多数決等の処理を行って、実施の形態１および２と比べてより精度の高いパッシブレーダ装置について説明する。
【００２４】
図３は本実施の形態３に係わるパッシブレーダ装置の構成を表すブロック図である。２１ａ、２１ｂは有線で自局とネットワーク化された他のレーダ装置、１２は他のレーダの検出した目標位置情報を蓄積する他レーダ情報相関装置、１３は他のレーダ装置２１ａ、２１ｂと自局をネットワーク化するＬＡＮである。
【００２５】
本実施の形態３では、自局および他のレーダ装置２１ａ、２１ｂをネットワーク化し、自局の検出した目標２の位置情報だけでなく、他のレーダ装置２１ａ、２１ｂが検出した目標２の位置情報を用いる。送信源１ａからの直接波および目標２からの反射波をアンテナ装置３にて受信するところから受信処理、方位推定、信号分離、相関処理、を経て積分処理装置８にて積分処理を行うまでは実施の形態１と同じである。
【００２６】
その他、ＬＡＮ１３を介して他のレーダ装置２１ａ、２１ｂから受け取った目標２の位置情報は他レーダ情報相関装置１２に蓄積される。目標検出装置９では、積分処理装置８の積分処理結果を用いて目標２の位置情報を検出するほか、当該自局の検出結果と他レーダ情報相関装置１２に蓄積された他のレーダ装置２１ａ、２１ｂの検出結果を比較して、平均化もしくは多数決等の処理を行い、結果を表示装置１０に出力する。また、自局の算出した目標２の位置情報をＬＡＮ１３を介して他のレーダ装置２１ａ，２１ｂに送るようにしてもよい。その場合は、目標検出装置９から検出した目標２の位置情報を出力し、ＬＡＮ１３を介して他のレーダ装置２１ａ，２１ｂに送信する。
【００２７】
以上では、ＬＡＮによって他のレーダ装置２１ａ、２１ｂと自局とをネットワーク化し、目標２の位置情報の情報交換を行うが、その他専用回線または無線にてネットワーク化してもよい。例えば無線の場合、図４に示したブロック図のように送信装置１４を備え、自局の検出した目標２の位置情報を他のレーダ装置２１ｃ、２１ｄに送信するようにしてもよい。目標検出装置９から出力された目標２の位置情報は、送信装置１４によって他のレーダ装置２１ｃ，２１ｄに出力される。一方他のレーダ装置２１ｃ，２１ｄから送られてくる目標２の位置情報は、受信装置４で受信処理され、他レーダ情報相関装置１２に出力され、蓄積される。その際、自局の送信信号および他のレーダ装置２１ｃ、２１ｄからの送信信号を直接波として目標２からの反射波を受信し、目標検出に用いてもよい。
【００２８】
無線を用いた場合のみ自局の位置を探知されるが、送信源からの直接波と目標からの反射波を同一のアンテナで受信しても目標の距離および方位を求めることができ、より精度の高い目標検出を行う。
【００２９】
以上のように、本実施の形態３では、無線または有線で他のレーダ装置と自局をネットワーク化し、複数の検出結果を用いて目標の位置を確定するため、より精度の高い目標検出を行うパッシブレーダ装置を得る。
【００３０】
実施の形態４．
実施の形態１では、単一の送信源のみを用いて目標の位置情報検出を行っていたが、本実施の形態４では、複数の送信源を用いて目標の位置情報の検出を行うパッシブレーダ装置について説明する。
【００３１】
図５は実施の形態４に係わるパッシブレーダ装置の構成を表すブロック図である。１ｃ、１ｄはそれぞれ異なる周波数の送信波を発生する送信源、３ａ、３ｂはそれぞれ送信源１ｃ、１ｄの周波数に対応した複数の素子アンテナからなるアンテナ装置、４ａ、４ｂはそれぞれアンテナ装置３ａ、３ｂに接続された受信装置、５ａ、５ｂはそれぞれ受信装置４ａ、４ｂの受信信号が入力される方位推定装置、６ａ、６ｂはそれぞれ受信装置４ａ、４ｂの受信信号が入力される信号分離装置、７ａ、７ｂはそれぞれ信号分離装置６ａ、６ｂの出力信号が入力される相関処理装置、８ａ、８ｂは相関処理装置７ａ、７ｂの出力信号が入力される積分処理装置、９ｄは積分処理装置８ａ、８ｂの処理結果からそれぞれ目標２の位置を検出し、それぞれの検出結果に平均もしくは多数決等の処理をして目標２の位置を確定し、表示装置１０に出力する目標検出装置である。
【００３２】
次に動作について説明する。送信源１ｃからの直接波および目標２からの反射波はアンテナ装置３ａにて受信され、積分処理装置８ａまで実施の形態１のパッシブレーダ装置と同様に信号処理がなされる。また、送信源１ｄからの直接波および目標２からの反射波もアンテナ装置３ｂにて受信され、積分処理装置８ｂまでこれも実施の形態１のパッシブレーダ装置と同様に処理される。積分処理装置８ａおよび８ｂの積分処理の結果は目標検出装置９に共に入力され、目標検出装置９ではそれぞれの積分処理結果から目標２の位置を検出し、検出結果を比較し平均等の処理を行い目標２の位置を確定する。確定した目標２の位置情報は表示装置１０に出力され、表示装置１０にて表示される。
【００３３】
以上では、２つの送信源を用いる場合について説明したが、それ以上に送信源の数が増えてもよく、その場合は、送信源の数に応じて受信装置、方位推定装置、信号分離装置、相関処理装置、積分処理装置の数を増やせばよい。また、アンテナ装置は説明の便宜上、二つに分けて説明したが、アレーアンテナを用い１つのアンテナ開口面で複数の送信源に対応するようにしても良い。その場合は、アレーアンテナのアンテナ開口面の領域を送信源の数に応じて分割することや、開口共用技術を用いることによりそれぞれの送信源に対応した開口面を確保すればよい。
【００３４】
以上のように、本実施の形態４では、自局とはそれぞれ独立した複数の送信源に対し、複数または１つのアンテナ開口面を用い、複数の受信装置、複数の方位推定装置、複数の信号分離装置、複数の相関処理装置、複数の積分処理装置を備え、複数の送信源の送信波を用いて目標検出を行うので、各種既存電波を送信波として用い、複数の送信源からの直接波と目標からの反射波をそれぞれ送信源ごとに同一のアンテナで受信し、より高精度で目標の距離および方位を求めることができ、自局の位置を探知されないパッシブレーダ装置を得る。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係わるパッシブレーダ装置は、受信信号をＭＵＳＩＣ等の超分解能アルゴリズムを用いて送信源からの直接波および目標からの反射波の方位を推定した後、受信信号から直接波および反射波を分離抽出することで、各種既存電波の送信波を直接波として用い、かつ当該直接波と目標からの反射波を同一のアンテナで受信しても目標の距離および方位を求めることができ、自局の位置を探知されないものである。
【００３６】
また、位置補正装置を設け、送信源および／または自局が移動する場合でも、あらかじめ当該送信源の移動情報を入手しておき、かつ移動によるドップラーシフト等の補正を行うことで、各種既存電波を送信波として用い、送信源からの直接波と目標からの反射波を同一のアンテナで受信しても目標の距離および方位を求めることができ、自局の位置を探知されないものである。
【００３７】
また、無線または有線で他のレーダ装置と自局をネットワーク化し、複数の検出結果を用いて目標の位置を確定するため、送信源からの直接波と目標からの反射波を同一のアンテナで受信しても目標の距離および方位を求めることができ、より精度の高い目標検出を行うものである。
【００３８】
また、自局とはそれぞれ独立した複数の送信源に対し、複数または１つのアンテナ開口面を用い、複数の受信装置、複数の方位推定装置、複数の信号分離装置、複数の相関処理装置、複数の積分処理装置を備え、複数の送信源の送信波を用いて目標検出を行うので、各種既存電波を送信波として用い、複数の送信源からの直接波と目標からの反射波をそれぞれ送信源ごとに同一のアンテナで受信し、かつより高精度で目標の距離および方位を求めることができ、自局の位置を探知されないものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係わるパッシブレーダ装置の構成を表すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係わるパッシブレーダ装置の構成を表すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係わるパッシブレーダ装置の構成を表すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係わるパッシブレーダ装置の構成で、無線によって他のレーダ装置とネットワークを組んだ場合を表すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係わるパッシブレーダ装置の構成を表すブロック図である。
【図６】従来のバイスタティックレーダを表す図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 送信源、 ２ 目標、
３、３ａ、３ｂ アンテナ装置、 ４、４ａ、４ｂ 受信装置、
５、５ａ、５ｂ 方位推定装置、 ６、６ａ、６ｂ 信号分離装置、
７、７ａ、７ｂ 相関処理装置、 ８、８ａ、８ｂ 積分処理装置、
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ 目標検出装置、 １０ 表示装置、
１１ 位置補正装置、 １２ 他レーダ情報相関装置、 １３ ＬＡＮ、
２１ａ、２１ｂ 他のレーダ装置、 ３１ 直接波受信用アンテナ系、
３２ 反射波受信用アンテナ系、 ３３ａ、３３ｂ 受信機、
３４ 相関フィルタ、 ３５ 特性変更部、 ３６ 指示器。
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーダ装置であって、送信や送信装置との同期を行うこと無く、ＴＶやラジオなどの既存の電波を用いて方位や距離などの目標の位置を特定するパッシブレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーダ装置では、送受信を同一アンテナにて行うモノスタティックレーダや送信アンテナと受信アンテナが別の位置に配置されたバイスタティックレーダ等があるが、通常のモノスタティックレーダ装置における送信局は、送信を行うことによって位置を探知されてしまうという問題があった。
【０００３】
また、通常のバイスタティックレーダ装置の信号処理は送受信の同期が必要であり、送信側の電波諸元がなければ目標位置の算出ができなかった。さらに、その点を解決した、例えば特開平６−１４８３１８に開示されたバイスタティックレーダ装置のように、電波諸元が不明な送信源を用いた場合には、反射波の強度が弱いため直接波受信用のアンテナと反射波受信用のアンテナとにアンテナを分けて信号処理を行う必要がある。
図６は特開平６−１４８３１８に開示されたバイスタティックレーダ装置である。図において、ＴＸは送信源、ＲＸは受信装置、３１は直接波受信用アンテナ系、３２は反射波受信用アンテナ系、３３ａ、３３ｂは受信機、３４は相関フィルタ、３５は特性変更部、３６は指示器である。
【０００４】
図６に示すバイスタティックレーダ装置は、送信源から送信された電波が目標に反射し反射受信用アンテナ系３２にて受信され、同時に直接波受信アンテナ系３１にて直接波が受信される。
直接波受信アンテナ系３１および反射波受信用アンテナ３２にて受信された信号は、それぞれ受信機３３ａ、３３ｂを経由し受信処理された送信波系に適応したフィルタにより目標検出を行い指示器３６にて表示される。このとき、送信源から送信された微弱な電波を受信するためには直接波用と反射波用の別々のアンテナが必要であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来のレーダ装置において、送受信を同一のアンテナにて行うモノスタティックレーダ装置の場合は、送信の際の電波で自局の位置を探知されてしまうという問題があった。
【０００６】
また、送信局と受信局とを別の位置に配置したバイスタティックレーダ装置では、送信諸元が不明な電波を用いたレーダ装置に関しては受信処理を行うことが出来ないという問題がある。さらに、その点を解決し送信諸元が不明な電波を用いる場合でも直接波と目標からの反射波に対し別々のアンテナにて受信する必要があり、装置が大型化するという問題点があった。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであり、送信諸元が不明な各種既存電波を送信波として用い、かつ直接波と目標からの反射波を同一のアンテナで受信しても目標の距離および方位を求めることができ、自局の位置を探知されないパッシブレーダ装置を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わるパッシブレーダ装置は、送信源とは独立したレーダ装置であって、前記送信源からの直接波および目標からの反射波を受信する複数の素子アンテナからなるアンテナ装置と、当該アンテナ装置を介して受信した信号の受信処理を行う受信装置と、受信装置から出力される受信信号から前記反射波の到来方位を推定する方位推定装置と、推定された反射波の到来方位に基づいて前記受信信号から目標の存在する方位の反射波および直接波の成分をそれぞれ分離および抽出する信号分離装置とを具備し、抽出した直接波および反射波を相関処理し、当該相関処理の結果から目標の位置の検出を行うものである。
【０００９】
また、送信源とは独立したレーダ装置であって、前記送信源からの直接波および目標からの反射波を受信する複数の素子アンテナからなるアンテナ装置と、当該アンテナ装置を介して受信した信号の受信処理を行う受信装置と、受信装置から出力される受信信号から前記反射波の到来方位を推定する方位推定装置と、推定された反射波の到来方位に基づいて前記受信信号から目標の存在する方位の反射波および直接波の成分をそれぞれ分離および抽出する信号分離装置と、移動する送信源および／または移動する自局の位置情報を記憶する位置補正装置とを具備し、前記抽出した直接波および反射波を相関処理し、当該相関処理の結果から目標の検出を行い、前記移動する送信源および／または移動する自局の位置情報に応じて、前記検出した目標の位置を補正するものである。
【００１０】
また、他局の検出した目標位置情報を蓄積する他レーダ情報相関装置を具備し、他局の検出した目標位置情報と自局の検出した目標位置情報を平均処理して最終的な目標位置情報を算出するものである。
【００１１】
また、複数の送信源とはそれぞれ独立したレーダ装置であって、複数の周波数にそれぞれ対応し、各送信源からの直接波および一つの目標からの反射波を受信する複数の素子アンテナからなる複数または一つのアンテナ装置と、当該各アンテナ装置を介して受信した信号の受信処理を行う複数の受信装置と、当該各受信装置から出力される受信信号から前記反射波の到来方位を推定する複数の方位推定装置と、当該各推定された反射波の到来方位に基づいて前記複数の受信信号から目標の存在する方位の反射波および直接波の成分をそれぞれ分離および抽出する複数の信号分離装置とを具備し、複数の送信源からの直接波および反射波を用いて目標検出を行うものである。
【００１２】
また、他局に向けてデータを送信するための送信装置と、送信装置の出力を他局に向けて発信し、また他局からの直接波および目標からの反射波を受信する複数の素子アンテナからなるアンテナ装置と、当該アンテナ装置を介して受信した信号の受信処理を行う受信装置と、当該受信装置から出力される受信信号から前記反射波の到来方位を推定する方位推定装置と、推定された反射波の到来方位に基づいて前記受信信号から目標の存在する方位の反射波および直接波の成分をそれぞれ分離および抽出する信号分離装置とを具備し、自局から他局への送信波および他局からの受信波を直接波とし、当該直接波と前記反射波を相関処理することで、目標の位置検出を行うものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係わるパッシブレーダ装置の構成を表すブロック図である。図において、１ａは自局の制御によらない放送衛星、またはＴＶ、ラジオ等の放送を行う地上局等の送信源、２は目標、３は送信源１ａからの直接波および目標からの反射波を受信する複数の素子アンテナからなるアンテナ装置、４はアンテナ装置３を介して入力される信号の受信処理を行う受信装置、５は受信された信号の方位推定を行う方位推定装置、６は受信装置４の出力信号を送信源１ａからの直接波と目標からの反射波とに分離・抽出を行う信号分離装置、７は分離した直接波および反射波を用いて相関処理を行う相関処理装置、８は相関処理後の信号を積分し信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を改善する積分処理装置、９は積分処理装置８の出力を用いて目標位置の検出を行う目標検出装置、１０は検出された目標位置の表示等を行う表示装置である。
【００１４】
次に、動作について説明する。まず、送信源１ａの位置は当該パッシブレーダ装置の方位推定装置５等を用いてあらかじめ判別しており、移動はしないものとする。送信源１ａから送信された信号は直接波としてアンテナ装置３にて受信されるとともに、目標２にて反射し、反射波としてアンテナ装置３にて受信される。アンテナ装置３を介して入力される直接波および反射波の混合信号は受信装置４で受信処理され、方位推定装置５に入力される。方位推定装置５では、ＭＵＳＩＣ等の超分解能アルゴリズムを用いて反射波の方位の推定を行う。
【００１５】
例えば、超分解能アルゴリズムとしてＭＵＳＩＣを用いた場合について説明する。ＭＵＳＩＣの基本原理は、アレーアンテナにおいて、当該アレーアンテナの各素子の受信信号から相関行列Ｒを算出し、当該Ｒの固有値λおよびそれぞれの固有値に対応する固有ベクトルを求める。そして、固有値λの分布から到来電波の数Ｋを推定し、最小固有値に対応する固有ベクトルを算出する。そして、当該固有ベクトルなどから方位評価関数を求め、これを全角度について走査し、Ｋ個のピーク値に対応する方位を到来方位と推定するというものである。そのため、ＭＵＳＩＣを用いる場合はアレーアンテナである必要があるが、その際、素子アンテナとしてパラボラアンテナもしくは八木アンテナのようなアンテナを複数個並べて用いる構成としても良い。
【００１６】
そして、ＭＵＳＩＣ等の超分解能アルゴリズムによって反射波の方位の推定を行った後、受信装置４からの受信信号は信号分離装置６に出力され、目標の存在する方位の反射波および直接波が分離抽出される。抽出された直接波および反射波は、相関処理装置７に送られ、相互相関が算出される。相互相関によってＳ／Ｎの改善がなされた信号は、積分処理装置８において積分され更なるＳ／Ｎの改善が行われる。目標検出装置９では積分が行われた信号を用いて目標位置の検出が行われる。その際、目標の方位については方位推定装置５にてすでに求められており、目標の距離は直接波と反射波のアンテナ装置３へ到来時間のずれから求められる。以上のようにして求めた目標の位置情報は表示装置１０にて表示される。
【００１７】
以上のように、本実施の形態１では、受信信号にＭＵＳＩＣ等の超分解能アルゴリズムを用いて送信源からの直接波および目標からの反射波の方位を推定した後、受信信号から直接波および反射波を分離抽出することで、各種既存電波の送信波を直接波として用い、かつ当該直接波と目標からの反射波を同一のアンテナで受信しても目標の距離および方位を求めることができ、自局の位置を探知されないパッシブレーダ装置を得る。
【００１８】
実施の形態２．
上記の実施の形態１では、送信源および自局の位置が固定されている場合についてであったが、本実施の形態２では、送信源および／または自局が移動する場合について説明する。
【００１９】
図２は本実施の形態２に係わるパッシブレーダ装置の構成を表すブロック図である。１ｂは移動を行う自局の制御によらない送信源、１１は送信源および／または自局の移動情報を記憶する位置補正装置である。
【００２０】
本実施の形態２では送信源および／または自局が移動する場合についてである。まず、送信源が移動する場合は、送信局の位置が明確である必要があるため、例えば、軌道衛星であれば衛星の位置情報や速度などの移動情報をあらかじめ入手しておく。地上や空中を移動するレーダ等を送信源として用いる場合も同様である。図２で示すように、位置補正装置１１において送信源の移動速度に応じてドップラーシフトの換算等、移動に関する情報が処理され、目標検出装置９では当該移動情報を元に実施の形態１と同様にして求められた目標の位置を補正して正しい目標位置情報を表示装置１０に出力する。
【００２１】
次に、自局が移動する場合には、自局の移動情報をＧＰＳ等で入手しておき、送信源が移動する場合と同様に位置補正装置１１を用いて移動情報を処理し、目標検出装置９にて目標の位置を補正し、正しい目標位置情報を表示装置１０に出力する。
【００２２】
以上のように、本実施の形態２では位置補正装置を設け、送信源および／または自局が移動する場合でも、あらかじめ当該送信源の移動情報を入手しておき、かつ移動によるドップラーシフト等の補正を行うことで、実施の形態１と同様に、各種既存電波を送信波として用い、送信源からの直接波と目標からの反射波を同一のアンテナで受信しても目標の距離および方位を求めることができ、自局の位置を探知されないパッシブレーダ装置を得る。
【００２３】
実施の形態３．
上記の実施の形態１および２では自局のみで目標位置情報の検出を行うパッシブレーダ装置について説明したが、本実施の形態３では、パッシブレーダ装置をネットワーク化して複数のパッシブレーダ装置からの目標の位置情報の検出結果を、平均もしくは多数決等の処理を行って、実施の形態１および２と比べてより精度の高いパッシブレーダ装置について説明する。
【００２４】
図３は本実施の形態３に係わるパッシブレーダ装置の構成を表すブロック図である。２１ａ、２１ｂは有線で自局とネットワーク化された他のレーダ装置、１２は他のレーダの検出した目標位置情報を蓄積する他レーダ情報相関装置、１３は他のレーダ装置２１ａ、２１ｂと自局をネットワーク化するＬＡＮである。
【００２５】
本実施の形態３では、自局および他のレーダ装置２１ａ、２１ｂをネットワーク化し、自局の検出した目標２の位置情報だけでなく、他のレーダ装置２１ａ、２１ｂが検出した目標２の位置情報を用いる。送信源１ａからの直接波および目標２からの反射波をアンテナ装置３にて受信するところから受信処理、方位推定、信号分離、相関処理、を経て積分処理装置８にて積分処理を行うまでは実施の形態１と同じである。
【００２６】
その他、ＬＡＮ１３を介して他のレーダ装置２１ａ、２１ｂから受け取った目標２の位置情報は他レーダ情報相関装置１２に蓄積される。目標検出装置９では、積分処理装置８の積分処理結果を用いて目標２の位置情報を検出するほか、当該自局の検出結果と他レーダ情報相関装置１２に蓄積された他のレーダ装置２１ａ、２１ｂの検出結果を比較して、平均化もしくは多数決等の処理を行い、結果を表示装置１０に出力する。また、自局の算出した目標２の位置情報をＬＡＮ１３を介して他のレーダ装置２１ａ，２１ｂに送るようにしてもよい。その場合は、目標検出装置９から検出した目標２の位置情報を出力し、ＬＡＮ１３を介して他のレーダ装置２１ａ，２１ｂに送信する。
【００２７】
以上では、ＬＡＮによって他のレーダ装置２１ａ、２１ｂと自局とをネットワーク化し、目標２の位置情報の情報交換を行うが、その他専用回線または無線にてネットワーク化してもよい。例えば無線の場合、図４に示したブロック図のように送信装置１４を備え、自局の検出した目標２の位置情報を他のレーダ装置２１ｃ、２１ｄに送信するようにしてもよい。目標検出装置９から出力された目標２の位置情報は、送信装置１４によって他のレーダ装置２１ｃ，２１ｄに出力される。一方他のレーダ装置２１ｃ，２１ｄから送られてくる目標２の位置情報は、受信装置４で受信処理され、他レーダ情報相関装置１２に出力され、蓄積される。その際、自局の送信信号および他のレーダ装置２１ｃ、２１ｄからの送信信号を直接波として目標２からの反射波を受信し、目標検出に用いてもよい。
【００２８】
無線を用いた場合のみ自局の位置を探知されるが、送信源からの直接波と目標からの反射波を同一のアンテナで受信しても目標の距離および方位を求めることができ、より精度の高い目標検出を行う。
【００２９】
以上のように、本実施の形態３では、無線または有線で他のレーダ装置と自局をネットワーク化し、複数の検出結果を用いて目標の位置を確定するため、より精度の高い目標検出を行うパッシブレーダ装置を得る。
【００３０】
実施の形態４．
実施の形態１では、単一の送信源のみを用いて目標の位置情報検出を行っていたが、本実施の形態４では、複数の送信源を用いて目標の位置情報の検出を行うパッシブレーダ装置について説明する。
【００３１】
図５は実施の形態４に係わるパッシブレーダ装置の構成を表すブロック図である。１ｃ、１ｄはそれぞれ異なる周波数の送信波を発生する送信源、３ａ、３ｂはそれぞれ送信源１ｃ、１ｄの周波数に対応した複数の素子アンテナからなるアンテナ装置、４ａ、４ｂはそれぞれアンテナ装置３ａ、３ｂに接続された受信装置、５ａ、５ｂはそれぞれ受信装置４ａ、４ｂの受信信号が入力される方位推定装置、６ａ、６ｂはそれぞれ受信装置４ａ、４ｂの受信信号が入力される信号分離装置、７ａ、７ｂはそれぞれ信号分離装置６ａ、６ｂの出力信号が入力される相関処理装置、８ａ、８ｂは相関処理装置７ａ、７ｂの出力信号が入力される積分処理装置、９ｄは積分処理装置８ａ、８ｂの処理結果からそれぞれ目標２の位置を検出し、それぞれの検出結果に平均もしくは多数決等の処理をして目標２の位置を確定し、表示装置１０に出力する目標検出装置である。
【００３２】
次に動作について説明する。送信源１ｃからの直接波および目標２からの反射波はアンテナ装置３ａにて受信され、積分処理装置８ａまで実施の形態１のパッシブレーダ装置と同様に信号処理がなされる。また、送信源１ｄからの直接波および目標２からの反射波もアンテナ装置３ｂにて受信され、積分処理装置８ｂまでこれも実施の形態１のパッシブレーダ装置と同様に処理される。積分処理装置８ａおよび８ｂの積分処理の結果は目標検出装置９に共に入力され、目標検出装置９ではそれぞれの積分処理結果から目標２の位置を検出し、検出結果を比較し平均等の処理を行い目標２の位置を確定する。確定した目標２の位置情報は表示装置１０に出力され、表示装置１０にて表示される。
【００３３】
以上では、２つの送信源を用いる場合について説明したが、それ以上に送信源の数が増えてもよく、その場合は、送信源の数に応じて受信装置、方位推定装置、信号分離装置、相関処理装置、積分処理装置の数を増やせばよい。また、アンテナ装置は説明の便宜上、二つに分けて説明したが、アレーアンテナを用い１つのアンテナ開口面で複数の送信源に対応するようにしても良い。その場合は、アレーアンテナのアンテナ開口面の領域を送信源の数に応じて分割することや、開口共用技術を用いることによりそれぞれの送信源に対応した開口面を確保すればよい。
【００３４】
以上のように、本実施の形態４では、自局とはそれぞれ独立した複数の送信源に対し、複数または１つのアンテナ開口面を用い、複数の受信装置、複数の方位推定装置、複数の信号分離装置、複数の相関処理装置、複数の積分処理装置を備え、複数の送信源の送信波を用いて目標検出を行うので、各種既存電波を送信波として用い、複数の送信源からの直接波と目標からの反射波をそれぞれ送信源ごとに同一のアンテナで受信し、より高精度で目標の距離および方位を求めることができ、自局の位置を探知されないパッシブレーダ装置を得る。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係わるパッシブレーダ装置は、受信信号をＭＵＳＩＣ等の超分解能アルゴリズムを用いて送信源からの直接波および目標からの反射波の方位を推定した後、受信信号から直接波および反射波を分離抽出することで、各種既存電波の送信波を直接波として用い、かつ当該直接波と目標からの反射波を同一のアンテナで受信しても目標の距離および方位を求めることができ、自局の位置を探知されないものである。
【００３６】
また、位置補正装置を設け、送信源および／または自局が移動する場合でも、あらかじめ当該送信源の移動情報を入手しておき、かつ移動によるドップラーシフト等の補正を行うことで、各種既存電波を送信波として用い、送信源からの直接波と目標からの反射波を同一のアンテナで受信しても目標の距離および方位を求めることができ、自局の位置を探知されないものである。
【００３７】
また、無線または有線で他のレーダ装置と自局をネットワーク化し、複数の検出結果を用いて目標の位置を確定するため、送信源からの直接波と目標からの反射波を同一のアンテナで受信しても目標の距離および方位を求めることができ、より精度の高い目標検出を行うものである。
【００３８】
また、自局とはそれぞれ独立した複数の送信源に対し、複数または１つのアンテナ開口面を用い、複数の受信装置、複数の方位推定装置、複数の信号分離装置、複数の相関処理装置、複数の積分処理装置を備え、複数の送信源の送信波を用いて目標検出を行うので、各種既存電波を送信波として用い、複数の送信源からの直接波と目標からの反射波をそれぞれ送信源ごとに同一のアンテナで受信し、かつより高精度で目標の距離および方位を求めることができ、自局の位置を探知されないものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係わるパッシブレーダ装置の構成を表すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係わるパッシブレーダ装置の構成を表すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係わるパッシブレーダ装置の構成を表すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係わるパッシブレーダ装置の構成で、無線によって他のレーダ装置とネットワークを組んだ場合を表すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係わるパッシブレーダ装置の構成を表すブロック図である。
【図６】従来のバイスタティックレーダを表す図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 送信源、 ２ 目標、
３、３ａ、３ｂ アンテナ装置、 ４、４ａ、４ｂ 受信装置、
５、５ａ、５ｂ 方位推定装置、 ６、６ａ、６ｂ 信号分離装置、
７、７ａ、７ｂ 相関処理装置、 ８、８ａ、８ｂ 積分処理装置、
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ 目標検出装置、 １０ 表示装置、
１１ 位置補正装置、 １２ 他レーダ情報相関装置、 １３ ＬＡＮ、
２１ａ、２１ｂ 他のレーダ装置、 ３１ 直接波受信用アンテナ系、
３２ 反射波受信用アンテナ系、 ３３ａ、３３ｂ 受信機、
３４ 相関フィルタ、 ３５ 特性変更部、 ３６ 指示器。
Claims (5)
- 送信源とは独立したレーダ装置であって、
前記送信源からの直接波および目標からの反射波を受信する複数の素子アンテナからなるアンテナ装置と、
当該アンテナ装置を介して受信した信号の受信処理を行う受信装置と、
受信装置から出力される受信信号から前記反射波の到来方位を推定する方位推定装置と、
推定された反射波の到来方位に基づいて前記受信信号から目標の存在する方位の反射波および直接波の成分をそれぞれ分離および抽出する信号分離装置とを具備し、
抽出した直接波および反射波を相関処理し、当該相関処理の結果から目標の位置の検出を行うことを特徴とするパッシブレーダ装置。 - 送信源とは独立したレーダ装置であって、
前記送信源からの直接波および目標からの反射波を受信する複数の素子アンテナからなるアンテナ装置と、
当該アンテナ装置を介して受信した信号の受信処理を行う受信装置と、
受信装置から出力される受信信号から前記反射波の到来方位を推定する方位推定装置と、
推定された反射波の到来方位に基づいて前記受信信号から目標の存在する方位の反射波および直接波の成分をそれぞれ分離および抽出する信号分離装置と、
送信源および／または自局の移動情報を記憶する位置補正装置とを具備し、
前記抽出した直接波および反射波を相関処理し、当該相関処理の結果から目標の検出を行い、前記送信源および／または自局の移動情報に応じて、前記検出した目標の位置を補正することを特徴とするパッシブレーダ装置。 - 他局の検出した目標位置情報を蓄積する他レーダ情報相関装置を具備し、他局の検出した目標位置情報と自局の検出した目標位置情報を平均処理して最終的な目標位置情報を算出することを特徴とする請求項１記載のパッシブレーダ装置。
- 複数の送信源とはそれぞれ独立したレーダ装置であって、
複数の周波数にそれぞれ対応し、各送信源からの直接波および一つの目標からの反射波を受信する複数の素子アンテナからなる複数または一つのアンテナ装置と、
当該各アンテナ装置を介して受信した信号の受信処理を行う複数の受信装置と、
当該各受信装置から出力される受信信号から前記反射波の到来方位を推定する複数の方位推定装置と、
当該各推定された反射波の到来方位に基づいて前記複数の受信信号から目標の存在する方位の反射波および直接波の成分をそれぞれ分離および抽出する複数の信号分離装置とを具備し、
複数の送信源からの直接波および反射波を用いて目標検出を行うことを特徴とするパッシブレーダ装置。 - 他局に向けてデータを送信するための送信装置と、
送信装置の出力を他局に向けて発信し、また他局からの直接波および目標からの反射を受信する複数の素子アンテナからなるアンテナ装置と、
当該アンテナ装置を介して受信した信号の受信処理を行う受信装置と、
当該受信装置から出力される受信信号から前記反射波の到来方位を推定する方位推定装置と、
推定された反射波の到来方位に基づいて前記受信信号から目標の存在する方位の反射波および直接波の成分をそれぞれ分離および抽出する信号分離装置とを具備し、
自局から他局への送信波および他局からの受信波を直接波とし、当該直接波と前記反射波を相関処理することで、目標の位置検出を行うことを特徴とするパッシブレーダ装置。
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