JP3882087B2 - レーダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、空中線からの受信信号を信号処理し得られた検出機数データ、及び目標を追随制御し得られた追随航跡データに基づき、目標の機数を判定する機能を有するレーダ装置に関するものである。

従来のモノパルスレーダ装置においては、同一追随ビームのレンジビン内で検出された目標の航跡に含まれる目標数を判定している（例えば、下記特許文献１参照）。

特開平１０−１１１３５７号公報（第５−７頁、図１）

しかしながら、従来のモノパルスレーダ装置では、同一追随ビームのレンジビン外で、かつ追随フィルタの相関ゲート内で目標が存在しても、その目標の航跡をレンジビン内で検出された目標の航跡と同じ１つの航跡として管理することができなかった。このため、従来は、同一追随ビームのレンジビン内で検出された目標の航跡と、そのレンジビン外でかつ追随フィルタの相関ゲート内で検出された目標の航跡とに含まれる目標の機数を１つの追随航跡に含まれる目標の機数として判定することができなかった。また、従来は、マルチパス等の影響により、同一追随ビームのレンジビン内における機数についての検出の誤りが間欠的に発生する場合があった。更に、従来は、クラッタ等の影響により、追随フィルタの相関ゲート内における機数についての検出の誤りが間欠的に発生する場合があった。

なお、同一追随ビームとは、目標を検出するために同じ方向、仰角、パルス特性及び指向性を有するパルス波が複数回にわたって空間放射されるもののことをいう。レンジビンとは、反射波の距離対信号強度を測定し目標までの距離を算出する際の最小処理単位となる目盛である。追随フィルタとは、目標に対し追随ビームを連続的に照射しその追随を維持するために、目標の予測位置を計算することをいう。相関ゲートとは、追随フィルタにおける目標の予測位置と観測位置との相関の有無を判定するために設定された予測位置を中心とする領域をいう。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、１つの追随航跡に含まれる目標の機数を正確に判定することができるレーダ装置を提供することを目的とする。

本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。

上記目的を達成するために、本発明に係るレーダ装置は、対象となる目標に追随しながら指向性をもつ電波として、和ビーム及び差ビームを含む追随ビームを送信し、前記目標からの和ビーム及び差ビーム反射波を受信してモノパルス測角演算により目標の検出及び追随を行い、前記目標の機数に応じて表示を行うものである。レーダ装置は、目標を検出するための所定のレンジビン内における第１の目標の機数を検出する第１の目標機数検出部と、追随ビームに基づき、追随フィルタの相関ゲート内でかつ所定のレンジビン外における第２の目標の機数を検出する第２の目標機数検出部と、前記第１の目標の機数と前記第２の目標の機数とを加算して総合機数を判定する総合機数判定部とを有する。

前記レーダ装置において、前記総合機数判定部は、前記第１の目標の距離が一定の距離内か否かを判断し、前記第１の目標の距離が一定の距離内の場合、前記第１の目標の機数と前記第２の目標の機数とを加算して総合機数を判定する構成であるとよい。

また、前記総合機数判定部は、前記第２の目標の機数の入力回数が設定回数に達するまで、前記第２の目標の機数を繰り返して入力し、前記第２の目標の機数の平均値を算出し、算出後の平均値を前記第２の目標の機数として設定する構成であるとよい。

本発明に係るレーダ装置によれば、目標を検出するための所定のレンジビン内における第１の目標の機数を検出する第１の目標機数検出部と、前記追随ビームに基づき、追随フィルタの相関ゲート内でかつ前記所定のレンジビン外における第２の目標の機数を検出する第２の目標機数検出部と、前記第１の目標の機数と前記第２の目標の機数とを加算して総合機数を判定する総合機数判定部とを有しており、所定のレンジビン内の機数だけでなく、前記追随フィルタの相関ゲート内でかつ同一追随ビームのレンジビン外で検出された目標の機数をすべて判定することができるので、同一追随ビームにより追随される航跡である目標の機数を正確に判定することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態として、レーダ装置の実施の形態を図面に従って説明する。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の全体構成を示すブロック図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

図１において、レーダ装置は、対象となる目標に追随するビーム２０１（和ビーム３０１、差ビーム３０２）を放射すると、上記ビームに基づき、検出された目標の機数を判定し、判定結果を表示する機能を備える。この目標は、例えば、主追随目標（第１の目標）１１、編隊他目標（第１の目標）１２、編隊他目標（第２の目標）１３である。

主追随目標１１は、主に追随される目標である。これは、追随ビーム２０１の所定のレンジビン４０１内で検出される。編隊他目標１２は、主追随目標１１と同一追随ビームのレンジビン４０１内で検出される目標である。編隊他目標１３は、追随フィルタの相関ゲート４０２内でかつ上記レンジビン４０１外で検出される目標である。なお、第１の目標とは、追随ビームのレンジビン４０１内で検出される目標を意味する。第２の目標とは、追随フィルタの相関ゲート４０２内でかつ上記レンジビン４０１外で検出される目標を意味する。

レーダ装置２は、空中線２０、信号処理部２１、及び追随制御部（第２の目標機数検出部）２２を有する。信号処理部２１は、検波検出部２１１、測角測距部（距離算出部）２１２、及び機数検出部（第１の目標機数検出部）２１３を含む。

また、レーダ装置２は、情報管理データベース３０、表示部３１、情報管理部３２、類識別部３３を含んでいる。情報管理データベース３０には、機数判定結果の表示に必要な情報が格納されている。類識別部３３は、総合機数判定部３３１を有する。表示部３１は前記目標の機数に応じて表示を行う。

追随制御部２２から情報管理部３２に出力される目標の距離（追随航跡データ）２０５は、レーダ装置２（空中線２０）から主追随目標１１までの距離を表すデータである。情報管理部３２から類識別部３３に出力される第１の目標の機数２０６及び第２の目標の機数２０７は、機数検出部２１３から情報管理部３２に出力される第１の目標の機数２０３、及び追随制御部２２から情報管理部３２に出力される第２の目標の機数２０４にそれぞれ対応するものである。類識別部３３から情報管理部３２に出力される総合機数２０８は、目標の機数の総数を表すデータである。

次に、この実施の形態１に係るレーダ装置の動作について説明する。図２は、この実施の形態１に係るレーダ装置２の類識別部３３内の総合機数判定部３３１の動作を示すフローチャートである。

まず、信号処理部２１及び追随制御部２２の動作について説明する。なお、ここで説明する動作は公知である。図１に示したレーダ装置２は、まず空中線２０により、捜索ビームを空間走査しながら同時に追随ビーム２０１を主追随目標１１の方向に空間放射する。このビームには、和ビーム３０１及び差ビーム３０２が含まれている。

次に、信号処理部２１は、空中線２０からの和ビーム反射信号及び差ビーム反射信号に基づき、対象となる目標の検出、測角測距、及び目標の機数の検出に関する処理を行う。なお、測角測距は、目標の方位、仰角、距離を測定することをいう。その後、この信号処理部２１は、所定の処理結果を追随制御部２２及び情報管理部３２へ出力する。

具体的には、検波検出部２１１は、和ビーム３０１及び差ビーム３０２に対する和ビーム反射信号及び差ビーム反射信号を位相検波して、位相検波後の和ビーム検出ビデオ及び差ビーム検出ビデオを測角測距部２１２へ出力する。

測角測距部２１２は、位相検波後の和ビーム検出ビデオ及び差ビーム検出ビデオに基づき、検出角度（目標の方位及び仰角）、及び検出距離（レーダ装置２から主追随目標１１までの距離）を算出する。この算出をここではモノパルス測角演算という。

このモノパルス測角演算に際し、測角測距部２１２は、和ビーム検出ビデオ及び差ビーム検出ビデオに基づき、位相差を算出する。この算出例について図１を参照して説明する。図１の左下部６００において、測角測距部２１２は、主追随目標１１の和ビーム検出ビデオベクトル（受信信号ベクトル）Σ１と、編隊他目標１２の和ビーム検出ビデオベクトル（受信信号ベクトル）Σ２とを合成する。また、この測角測距部２１２は、主追随目標１１の差ビーム検出ビデオベクトル（受信信号ベクトル）Δ１と、編隊他目標１２の差ビーム検出ビデオベクトル（受信信号ベクトル）Δ２とを合成する。そして、測角測距部２１２は、２つの合成ベクトルΣ１＋Σ２、Δ１＋Δ２を基に位相差φを算出する。測角測距部２１２は、算出した位相差データ（位相差φ）を機数検出部２１３へ出力する。

機数検出部２１３は、測角測距部２１２からの位相差データを基に、追随ビームのレンジビン４０１内に存在する機数を判定し、そのレンジビン４０１内に存在する第１の目標の機数２０３を情報管理部３２へ出力する。この判定は、位相差φの変動が利用されている。この位相差φは、レーダ装置２とある目標との位置関係、あるいはビームの反射特性の違いに伴って変動する。この機数検出部２１３は、例えば、位相差φが予め設定されたしきい値未満の場合、第１の目標が単一であると判定し、位相差φが上記しきい値以上の場合、第１の目標が複数であると判定する。

追随制御部２２は、測角測距部２１２からの測角測距データに基づき、第１の目標に対する追随フィルタの相関ゲート４０２内でかつ同一レンジビン４０１外で検出された第２の目標の機数を算出し、その第２の目標の機数２０４を情報管理部３２へ出力する。なお、この相関ゲート４０２は、追随制御部２２が公知の追随フィルタ計算を行う際に、予測位置を中心とする観測位置の相関の有無を判定するために利用される。

さらに、この追随制御部２２は、上記測角測距データに基づき、追随ビームにより追随された目標（例えば、主追随目標１１、編隊他目標１２、編隊他目標１３）の航跡（レーダ装置２から目標１までの距離）を算出してある目標の距離（追随航跡データ）２０５を情報管理部３２へ出力する。

次に、情報管理部３２、類識別部３３、情報管理データベース３０及び表示部３１の動作について説明する。図１に示した情報管理部３２は、機数検出部２１３から第１の目標の機数２０３、追随制御部２２から第２の目標の機数２０４及び目標の距離２０５を入力し、第１の目標の機数２０６及び第２の目標の機数２０７を類識別部３３内の総合機数判定部３３１へ出力する。

この類識別部３３内の総合機数判定部３３１の動作について図２を参照しながら詳述する。ステップ５００において、総合機数判定部３３１には、情報管理部３２から、第１の目標の機数２０６を入力する。なお、第１の目標の機数２０６は、同一追随ビームの同一レンジビン内検出機数データ２０６と同義である。

次に、ステップ５０１において、総合機数判定部３３１には、情報管理部３２から、第２の目標の機数２０７を入力する。なお、第２の目標の機数２０７は、追随フィルタ相関ゲート内検出機数データ２０７と同義である。

次に、ステップ５０２において、総合機数判定部３３１は、第２の目標の機数２０７を解析する。

次に、ステップ５０３において、例えば、第２の目標の機数２０７が０機であった場合、総合機数判定部３３１は、第１の目標の機数２０６を解析する。

次に、ステップ５０４において、ステップ５０３の解析結果により第１の目標の機数２０６が複数機でなかった場合（例えば、単機（１機）の場合）、総合機数判定部３３１は、第１の目標の機数２０６と第２の目標の機数２０７を加算して総合機数を単機と判定する。

次に、ステップ５０５において、総合機数判定部３３１は、上記判定された総合機数（総合機数判定データ）２０８を情報管理部３２へ出力する。

一方、ステップ５０６において、例えば、第１の目標の機数２０６が複数機で、かつ、第２の目標の機数２０７が０機のときは、総合機数判定部３３１は、第１の目標の機数２０６と第２の目標の機数２０７とを加算して総合機数を少数機（２機）と判定する。

また、ステップ５０６において、例えば、第１の目標の機数２０６が１機で、かつ、第２の目標の機数２０７が１機のときは、総合機数判定部３３１は、第１の目標の機数２０６と第２の目標の機数２０７とを加算して総合機数を少数機（２機）と判定する。

また、ステップ５０７において、例えば、第１の目標の機数２０６が複数機で、かつ、第２の目標の機数２０７が１機の場合、総合機数判定部３３１は、第１の目標の機数２０６と第２の目標の機数２０７とを加算して総合機数を多数機（例えば、３機）と判定する。また、第２の目標の機数２０７の機数が複数機の場合も、ステップ５０７で総合機数を多数機と判定する。なお、この判定された総合機数は、図２に示した場合のほか、第１と第２の目標の機数２０６、２０７の組み合わせに応じて適宜変更しても良い。

その他、情報管理部３２は、情報管理データベース３０とのデータの書込み・読出し処理、表示部３１へのデータ表示処理等の処理を行う。

以上説明したように、この実施の形態１では、類識別部３３内の総合機数判定部３３１が、第１の目標の機数２０６及び第２の目標の機数２０７を入力した後、第１の目標の機数２０６と第２の目標の機数２０７とを加算して総合機数２０８を判定する。このため、主追随目標１１に対する追随フィルタの相関ゲート４０２内でかつ同一レンジビン４０１外で検出された機数を含めて判定することができる他、多数機（３機以上）の判別ができる。

実施の形態２．
この実施の形態２に係るレーダ装置について説明する。なお、上記実施の形態１と同一部分については、重複説明を省略する。

この実施の形態２に係るレーダ装置は、図１の類識別部３３内の総合機数判定部３３１が、第１の目標の機数２０６と第２の目標の機数２０７とを加算して総合機数２０８を判定する際に、第１の目標の距離２０５が一定距離以下の場合に限り、第１の目標の機数２０６と第２の目標の機数２０７とを加算して総合機数を判定するという手順を加えた点が、上記実施の形態１の場合と異なる。その他の構成は、上記実施の形態１の場合と同一である。

次に、この実施の形態２に係るレーダ装置２の類識別部３３内の総合機数判定部３３１の動作を説明する。図３は、この実施の形態２に係るレーダ装置の類識別部内の総合機数判定部の動作を示すフローチャートである。

ステップ６００において、類識別部３３内の総合機数判定部３３１には、情報管理部３２から、第１の目標の機数２０６に加え、第１の目標の距離２０５も入力する。この第１の目標の距離２０５は、レーダ装置２から第１の目標（例えば、主追随目標１１、編隊他目標１２等）までの距離と同義である。

次に、ステップ６０１において、総合機数判定部３３１には、情報管理部３２から、第２の目標の機数２０７を入力する。

次に、ステップ６０２において、総合機数判定部３３１は、第２の目標の機数２０７を解析する。

次に、ステップ６０３において、ステップ６０２の解析結果毎に、総合機数判定部３３１は、第１の目標の距離（例えば、主追随目標１１の距離）２０５が、閾値（一定距離）以下か否かを判断する。この閾値は、事前に設定されたパラメータであり、図示しないメモリに格納されている。例えば、第２の目標の機数２０７が０機、１機、２機以上のいずれの場合も、第１の目標の距離２０５が閾値を超えていればステップ６０８の動作を行う。

ステップ６０８において、第１の目標の距離２０５が閾値を超える場合、総合機数判定部３３１は、総合機数が不明と判定する。

また、第２の目標の機数２０７が０機又は１機で、かつステップ６０３で第１の目標の距離２０５が閾値以下と判断された場合、総合機数判定部３３１は、ステップ６０４において、例えば、第１の目標の機数２０６を解析する。

次に、ステップ６０５において、第２の目標の機数２０７が０機でかつ第１の目標の機数２０６が複数機でなかった場合（例えば、単機の場合）、総合機数判定部３３１は、第１の目標の機数２０６と第２の目標の機数２０７を加算して総合機数２０８を単機（１機）と判定する。

また、ステップ６０６において、例えば、第１の目標の機数２０６が複数機で、かつ、第２の目標の機数２０７が０機のときは、総合機数判定部３３１は、第１の目標の機数２０６と第２の目標の機数２０７とを加算して総合機数２０８を少数機（２機）と判定する。

一方、ステップ６０７において、例えば、第２の目標の機数２０７が１機であった場合に、第１の目標の距離２０５が閾値以下で、かつ、第１の目標の機数２０６が複数機のときは、総合機数判定部３３１は、第１の目標の機数（例えば、複数機）２０６と第２の目標の機数（例えば、単機）とを加算して総合機数２０８を例えば、３機と判定する。

このようにして判定された総合機数２０８が、ステップ６０９で、総合機数判定部３３１によって情報管理部３２へ出力される。

以上説明したように、この実施の形態２では、類識別部３３内の総合機数判定部３３１は、第１の目標の距離２０５が一定の距離内かどうかを判断し、この距離２０５が一定の距離内の場合に限り、第１の目標の機数２０６と第２の目標の機数２０７とを加算して総合機数２０８を判定する。このため、追随ビームのレンジビン４０１内の目標の機数を検出する場合において、マルチパス等の影響で検出を誤りやすい遠距離にある目標の機数の検出を誤ることを低減することができる。

実施の形態３．
この実施の形態３に係るレーダ装置について説明する。なお、上記実施の形態１及び２と同一部分については、重複説明を省略する。

この実施の形態３に係るレーダ装置は、図１の類識別部３３内の総合機数判定部３３１が、目標の総合機数２０８を判定する際に、繰り返し入力された第２の目標の機数２０７の平均値を算出して判定するという手順を追加した点が、上記実施の形態１及び２の場合と異なる。その他の構成は、上記実施の形態１及び２の場合と同一である。

次に、この実施の形態３に係るレーダ装置の類識別部３３内の総合機数判定部３３１の動作を説明する。図４は、この実施の形態３に係るレーダ装置の類識別部内の総合機数判定部の動作を示すフローチャートである。ここでは、上記実施の形態１及び２と異なる処理を説明する。

ステップ７００において、類識別部３３内の総合機数判定部３３１には、情報管理部３２から、第１の目標の機数データ２０６を入力する。

次に、ステップ７０１において、総合機数判定部３３１には、情報管理部３２から、第２の目標の機数２０７を入力する。

次に、ステップ７０２において、総合機数判定部３３１は、第２の目標の機数２０７の入力回数が設定回数Ｍに達したか否かを判断し、上記入力回数が設定回数Ｍに達するまで、ステップ７００及び７０１の入力処理を繰り返す。

次に、上記入力回数が設定回数Ｍに達したと判断された場合は、ステップ７０３において、総合機数判定部３３１は、繰り返し入力されたＭ回分の第２の目標の機数２０７をその機数が多い順にソートする（整理して並べる）。

次に、ステップ７０４において、総合機数判定部３３１は、第２の目標の機数２０７の機数（例えば、編隊他目標１３の機数）について上位Ｊ位分（所定の順位分）の平均機数（平均値）を算出して、算出後の平均機数を第２の目標の機数２０７として設定する。なお、Ｊは、事前設定パラメータであり、事前に選択することが可能である。

次に、ステップ７０５から７１２までの処理が、上記実施の形態２におけるステップ６０２からステップ６０９までの処理と同様に行われ、ステップ７１２にて総合機数２０８が情報管理部３２へ出力される。なお、第２の目標の機数２０７に加算される第１の目標の機数２０６は、例えば、最後に入力された機数である。

以上説明したように、この実施の形態３では、類識別部３３内の総合機数判定部３３１は、第２の目標の機数２０７の入力回数が設定回数Ｍに達するまで、第２の目標の機数２０７の入力を繰り返し、繰り返し入力された第２の目標の機数２０７の平均値について入力回数を参照して算出し、この平均値を第２の目標の機数２０７として設定する。このため、相関ゲート４０２内の目標の機数（例えば、編隊他目標１３）を検出する場合において、クラッタ等の影響で生じる間欠的な検出の誤りを低減することができる。さらに、第２の目標の機数２０７の平均値は、その機数が多い順に抽出された上位所定回数分の平均値であるので、その精度を高めることができる。

以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。

本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の全体構成を示すブロック図である。 この実施の形態１に係るレーダ装置の類識別部内の総合機数判定部の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係るレーダ装置の類識別部内の総合機数判定部の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係るレーダ装置の類識別部内の総合機数判定部の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 目標
２ レーダ装置
１１ 主追随目標
１２，１３ 編隊他目標
２０ 空中線
２１ 信号処理部
２２ 追随制御部
３０ 情報管理データベース
３１ 表示部
３２ 情報管理部
３３ 類識別部
２０１ 追随ビーム
２０５ 目標の距離
２０６ 第１の目標の機数
２０７ 第２の目標の機数
２０８ 総合機数
３０１ 和ビーム
３０２ 差ビーム
３３１ 総合機数判定部
４０１ レンジビン
４０２ 相関ゲート

Claims (3)

1. 対象となる目標に追随しながら指向性をもつ電波として、和ビーム及び差ビームを含む追随ビームを送信し、前記目標からの和ビーム及び差ビーム反射波を受信してモノパルス測角演算により目標の検出及び追随を行い、前記目標の機数に応じて表示を行うレーダ装置において、
   目標を検出するための所定のレンジビン内における第１の目標の機数を検出する第１の目標機数検出部と、
   前記追随ビームに基づき、追随フィルタの相関ゲート内でかつ前記所定のレンジビン外における第２の目標の機数を検出する第２の目標機数検出部と、
   前記第１の目標の機数と前記第２の目標の機数とを加算して総合機数を判定する総合機数判定部とを有することを特徴とするレーダ装置。
2. 前記総合機数判定部は、前記第１の目標の距離が一定の距離内か否かを判断し、前記第１の目標の距離が一定の距離内の場合、前記第１の目標の機数と前記第２の目標の機数とを加算して総合機数を判定することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
3. 前記総合機数判定部は、前記第２の目標の機数の入力回数が設定回数に達するまで、前記第２の目標の機数を繰り返して入力し、前記第２の目標の機数の平均値を算出し、算出後の平均値を前記第２の目標の機数として設定することを特徴とする請求項１又は２記載のレーダ装置。

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