JP3894490B2

JP3894490B2 - Radar apparatus and antenna aperture surface division control method

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Publication number: JP3894490B2
Application number: JP2003000491A
Authority: JP
Inventors: 彰加藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-01-06
Filing date: 2003-01-06
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2023-01-06
Also published as: JP2004212248A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーダ装置及びアンテナ開口面の分割制御方法に係り、さらに詳しくは、フェーズドアレイアンテナを用いて目標を探知するレーダ装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多数の素子アンテナにより構成されるアレイアンテナは、各素子アンテナの送受信信号に対し位相制御を行うことによって、アンテナの物理的な駆動を伴うことなく、任意の方向にアンテナビームを形成することができる。従来のレーダ装置には、レーダ信号を送受信するための空中線として、アレイアンテナを採用しているものがあった。また、アレイアンテナのアンテナ開口面を分割して使用するレーダ装置があった。
【０００３】
例えば、特許文献１には、複数方位に妨害ビームを生成するフェーズドアレイ方式の電波妨害装置が開示されている。この電波妨害装置は、当該電波妨害装置が搭載されたプラットフォームから、妨害目標の妨害実施優先順位、目標距離情報及び目標レーダ諸元が与えられ、これらの情報に基づいて素子配分及び位相制御を行って複数の妨害ビームを形成している。このため、各妨害目標に対し妨害電力を配分し、複数目標に対して同時に妨害を行うことができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２３５５３５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
目標探知を目的とするレーダ装置は、目標方向へレーダ信号を送信し、その反射波を受信することにより目標を探知している。この種のレーダ装置では、受信信号において所定の目標Ｓ／Ｎを確保することができれば、所定の目標探知確率及び誤警報確率を得ることができる。
【０００６】
一般に、探知目標までの距離が近い場合や、目標のレーダ反射断面が大きい場合には、十分に高い目標Ｓ／Ｎを得ることができる。従来のレーダ装置は、この様な場合であっても、アンテナ開口面の全面を用いて信号送受信を行っていた。すなわち、所定の目標探知確率及び誤警報確率を得るために必要なエネルギー以上のエネルギー放射を行っており、レーダ装置のリソース（資源）を有効に活用していないという問題があった。
【０００７】
特許文献１に記載されたレーダ装置は、妨害電波を送出する電波妨害装置に関するものであり、目標探索を目的とするレーダ装置でない。すなわち、指定された方向に妨害電波を送信するのみであって、信号受信を行わず、また、エコー信号の受信を前提とする信号送信も行っていない。このため、特許文献１では、単に外部から与えられた指示に従ってアンテナビームの分割を行っているに過ぎず、目標Ｓ／Ｎを考慮して自律的にアンテナビームの分割制御を行うというものではなかった。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、レーダ装置を用いて目標を探知する際、レーダ受信信号に基づいてアンテナ開口面を分割し、レーダ装置のリソースを有効活用することを目的とする。
【０００９】
すなわち、レーダ受信信号に基づいてアンテナ開口面を分割して、同時に２以上のアンテナビームを形成し、検出目標を引き続き探知しつつ、新たな目標探知を行うことができるレーダ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、目標を探知する際、レーダ受信信号に基づいてアンテナ開口面を分割して、同時に２以上のアンテナビームを形成し、検出目標を引き続き探知しつつ、新たな目標探知を行うことができるアンテナ開口面の分割制御方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によるレーダ装置は、レーダ信号の送受信を行う多数の素子アンテナと、各素子アンテナごとに位相制御を行う多数の送受信モジュールと、各送受信モジュールにおける移相量を制御し、アンテナビームを形成するビーム制御部とを有するレーダ装置であって、受信信号に基づいて目標を検出する目標検出部と、検出目標について目標Ｓ／Ｎを算出する目標Ｓ／Ｎ算出部と、目標Ｓ／Ｎに基づいてアンテナ開口面を分割する開口分割制御部とを備え、上記ビーム制御部が、開口分割制御部の指示に基づいて、分割面ごとに独立したアンテナビームを形成し、上記検出目標に対し、いずれかのアンテナビームを指向させるように構成される。
【００１２】
この様な構成により、受信信号に基づいて目標検出を行い、検出目標の目標Ｓ／Ｎを求めて、目標Ｓ／Ｎに基づいてアンテナ開口面を分割することができる。このため、上記検出目標を引き続き探知するために必要とされるレーダリソースを当該目標のために確保しつつ、その他のレーダリソースを他の目標の探知に割り当てることができる。従って、レーダリソースを有効活用することができる。
【００１３】
特に、目標Ｓ／Ｎが所定の限界Ｓ／Ｎよりも９ｄＢ以上高い場合に、あるいは、ＤＢＦ処理を行っていれば目標Ｓ／Ｎが所定の限界Ｓ／Ｎよりも６ｄＢ以上高い場合に、それぞれアンテナ開口面を２等分割することによって、簡単な構成によりレーダリソースを有効活用することができる。
【００１４】
さらに、目標Ｓ／Ｎが所定の限界Ｓ／Ｎよりも高く、その差が所定の分割基準値以上である場合に、この分割基準値に応じた分割比により、アンテナ開口面を分割すれば、Ｓ／Ｎ差が６ｄＢ以下の場合にもアンテナ開口面を分割することができる。また、アンテナ開口面を３以上に分割することもでき、レーダリソースをより有効活用することができる。
【００１５】
また、本発明によるレーダ装置は、レーダ信号の送受信を行う多数の素子アンテナと、各素子アンテナごとに位相制御を行う多数の送受信モジュールと、各送受信モジュールにおける移相量を制御し、アンテナビームを形成するビーム制御部とを有するレーダ装置であって、受信信号に基づいて目標を検出する目標検出部と、検出目標について追尾処理を行って、追尾目標の目標距離を求める追尾処理部と、目標距離に基づいてアンテナ開口面を分割する開口分割制御部とを備え、上記開口分割制御部が、検出当初の目標距離に対する現在の目標距離の比が所定の分割基準値以下である追尾目標が存在する場合に、この目標数に応じた分割数で、分割基準値に応じた分割比により、アンテナ開口面を分割し、上記ビーム制御部が、分割面ごとに独立したアンテナビームを形成し、検出当初の目標距離に対する現在の目標距離の比が所定の分割基準値以下である各追尾目標に対し、いずれかのアンテナビームをそれぞれ指向させるように構成される。
【００１６】
この様な構成により、受信信号に基づいて目標検出を行い、検出目標について追尾処理を行って、同一目標（追尾目標）の目標距離を継続的に求めることができ、この目標距離に基づいてアンテナ開口面を分割することができる。このため、上記追尾目標を引き続き探知するために必要とされるレーダリソースを当該目標のために確保しつつ、その他のレーダリソースを他の目標の探知に割り当てることができる。従って、レーダリソースを有効活用することができる。
【００１７】
また、本発明は、レーダ送信局及びレーダ受信局からなるバイスタティック型のレーダ装置に適用することもできる。
【００１８】
【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によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。このレーダ装置１は、素子アンテナ１０と、送受信モジュール１１と、ビーム制御部１２と、給電部１３と、励振部１４と、受信部１５と、目標検出部１６と、目標Ｓ／Ｎ算出部１７と、開口分割制御部１８により構成される。
【００１９】
素子アンテナ１０は、レーダ信号を空間へ放射するとともに、到来したレーダ信号を受信する空中線であり、多数の素子アンテナ１０が２次元配列されている。送受信モジュール１１は、これらの各素子アンテナ１０ごとに設けられた回路であり、多数の送受信モジュール１１が、対応する素子アンテナ１０の送受信信号の増幅及び位相制御を行っている。
【００２０】
すなわち、多数の素子アンテナ１０によって、フェーズドアレイアンテナ１０Ｒが構成され、レーダ装置１は、このアレイアンテナ１０Ｒを用いてレーダ信号の送受信を行っている。アレイアンテナ１０Ｒのビーム制御は、ビーム制御部１２によって行われる。アンテナビームの方向は、各送受信モジュール１１における移相量の差によって決まり、ビーム制御部１２は、各送受信モジュール１１に対し移相量を指示することにより、アンテナビームを制御している。
【００２１】
励振部１４は、送信信号を生成するレーダ信号送信手段であり、受信部１５において生成された送信種信号に基づいてレーダ送信信号を生成している。受信部１５は、レーダ受信信号の受信処理を行うレーダ信号受信手段である。給電部１３は、励振部１４で生成された送信信号を送受信モジュール１１を介して素子アンテナ１０へ給電している。また、素子アンテナ１０で受信され、送受信モジュール１１で位相制御された受信信号を受信部１５へ給電している。
【００２２】
目標検出部１６は、受信処理後の信号に基づいて、既知の目標検出処理によりアンテナビーム内に存在する目標を検出する目標検出手段であり、受信信号からレーダエコーと呼ばれる目標反射波（目標信号）を抽出している。目標Ｓ／Ｎ算出部１７は、目標信号の受信レベルから目標Ｓ／Ｎを算出する演算手段である。目標Ｓ／Ｎは、目標検出部１６で検出された目標信号の受信レベルとノイズレベルの比（信号対雑音比）として求められる。
【００２３】
開口分割制御部１８は、アレイアンテナ１０Ｒのアンテナ開口面の分割制御を行っている。アンテナ開口面を分割するか否かは、目標Ｓ／Ｎ算出部１７で求められた目標Ｓ／Ｎに基づいて判断され、ビーム制御部１２は、この判断結果に基づいてビーム制御を行っている。
【００２４】
アンテナ開口面を分割しない場合には、アンテナ開口面の全面を用いて１つのアンテナビームが形成される。一方、アンテナ開口面を分割する場合には、素子アンテナ１０を単位としてアンテナ開口面を分割し、分割された各アンテナ開口面（分割面）ごとに独立した１つのアンテナビームが形成され、同時に２つのアンテナビームが形成される。
【００２５】
図２は、図１の送受信モジュール１１の一構成例を示したブロック図である。この送受信モジュール１１は、移相器１１０と、送受信切替部１１１と、受信アンプ１１２と、送信アンプ１１３と、サーキュレータ１１４により構成される。
【００２６】
移相器１１０は、送信信号及び受信信号について位相制御を行う可変移相器であり、その移相量はビーム制御部１２により与えられる。送受信切替部１１１は、移相器１１０を受信アンプ１１２及び送信アンプ１１３に選択的に接続するスイッチング手段であり、レーダ信号の受信時には受信アンプ１１２側に、レーダ信号の送信時には送信アンプ１１３側に接続される。
【００２７】
送信アンプ１１３は、送信信号を増幅する高周波増幅器であり、受信アンプ１１２は受信信号を増幅する低雑音増幅器である。サーキュレータ１１４は、送信アンプ１１３で増幅された送信信号を素子アンテナ１０へ出力し、素子アンテナ１０からの受信信号を受信アンプ１１２へ出力している。
【００２８】
図３のステップＳ１０１〜Ｓ１０８は、図１のレーダ装置１の動作の一例を示したフローチャートである。まず最初は、アンテナ開口面の分割が行われておらず、アレイアンテナ１０Ｒの開口面全面を用いて１つのアンテナビームが形成されているものとする。
【００２９】
励振部１４で生成された送信信号は、給電部１３を介して送受信モジュール１１へ給電され、送受信モジュール１１において位相制御された後、素子アンテナ１０から空間へ放射される（ステップＳ１０１）。このとき、各送受信モジュール１１における移相量は、アレイアンテナ１０Ｒ全体で１つの送信ビームが形成されるように、ビーム制御部１２によって指定されている。
【００３０】
放射されたレーダ信号の一部は、目標で反射され、目標信号として再び素子アンテナ１０で受信される（ステップＳ１０２）。この目標信号を含む素子アンテナ１０での受信信号は、送受信モジュール１１において位相制御された後、給電部１３を介して受信部１５へ給電される。
【００３１】
このとき、送受信モジュール１１では、アレイアンテナ１０Ｒ全体で１つの受信ビームが形成されるように位相制御が行われている。なお、目標を検出するためには、少なくとも目標方向が送信ビーム及び受信ビームの重複領域内である必要がある。ここでは、ビーム制御部１２により制御される送信ビーム及び受信ビームが同一方向であるものとする。
【００３２】
受信部１５は、レーダ受信信号について受信処理を行い、目標検出部１６は、受信処理後の信号に基づいて目標検出を行う（ステップＳ１０３）。さらに、目標Ｓ／Ｎ算出部１７が、目標検出部１６で検出された目標について、目標Ｓ／Ｎを算出する（ステップＳ１０４）。
【００３３】
開口分割制御部１８は、目標Ｓ／Ｎ算出部１７によって求められた目標Ｓ／Ｎを、予め定められた限界Ｓ／Ｎと比較する（ステップＳ１０５）。この限界Ｓ／Ｎは、所定の目標探知確率Ｐｄ及び誤警報確率Ｐｆａを得るために必要とされるＳ／Ｎ値である。開口分割制御部１８は、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎよりも９ｄＢ以上高いか否かを判別し、この判別結果に基づいてアンテナ開口面を分割する。すなわち、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎよりも９ｄＢ以上高い場合には、アンテナ開口面を２等分割し、それ以外の場合には、アンテナ開口面の分割を行わない（ステップＳ１０６，Ｓ１０７）。
【００３４】
図４は、アンテナ開口面の分割について説明するための説明図であり、アレイアンテナ１０Ｒの開口面全面が示されている。アレイアンテナ１０Ｒは、多数の素子アンテナ１０を配列させて形成され、アンテナ開口面の分割時には、その開口面全体が２つの開口面（分割面）Ｄ_１及びＤ_２に等分割される。本実施の形態では、アンテナ開口面を面積比で０．５：０．５となるように等分割しており、各分割面Ｄ_１及びＤ_２を構成する素子アンテナ１０の数は等しくなっている。
【００３５】
ビーム制御部１２は、開口分割制御部１８からの指令に基づいて、ビーム制御を行っている。開口分割制御部１８がアンテナ開口面の２等分割を決定した場合、ビーム制御部１２は、２つの送信ビームを形成するようにビーム制御を変更する（ステップＳ１０８）。
【００３６】
分割しない場合には、アンテナ開口面の全面を用いて、アレイアンテナ１０Ｒ全体で１つの送信ビームが形成されるように、各送受信モジュール１１の移相量が制御される。一方、分割する場合には、各分割面Ｄ_１、Ｄ_２が、それぞれ独立してビームを形成するように各送受信モジュール１１の移相量が制御される。また、アンテナ開口面の分割後は、分割された一方の分割面Ｄ_１を限界Ｓ／Ｎに比べて９ｄＢ以上高い目標Ｓ／Ｎが得られた目標に指向させ、同一目標を引き続き探知させる。同時に他方の分割面Ｄ_２をその他の目標に指向させ、同時に異方向の目標を探知する。
【００３７】
ここで、目標Ｓ／Ｎが、所定の目標探知確率Ｐｄ及び誤警報確率Ｐｆａを得るために必要となる限界Ｓ／Ｎより９ｄＢ以上高い場合に、アンテナ開口面を２等分割する理由について説明する。
【００３８】
一般に、目標探知距離を決定するレーダアンテナのパラメータには、送信尖頭電力と、送信アンテナ利得と、受信アンテナ利得の３つがある。アンテナ開口面を２等分割した場合、これら３つのパラメータは、原理的に全て１／２になるため、合計利得は１／８となる。つまり、アンテナ開口面を２等分割することによって合計利得は９ｄＢ低下する。
【００３９】
このことは、探知された目標のＳ／Ｎが、限界Ｓ／Ｎより９ｄＢ以上高い場合には、アンテナ開口面を２等分割し、一方の分割面だけを用いて当該目標の方向へ送受信ビームを形成したとしても、当該目標が探知可能であることを意味する。この場合、他方の分割面を用いて同時に異方向に送受信ビームを形成することができるため、別の目標探知も行うことが可能となる。
【００４０】
この様にして、探知目標までの距離が近い、あるいは、目標のレーダ反射断面が大きいなどの理由により、目標Ｓ／Ｎが十分に高い場合には、アンテナ開口面を分割し、独立した２以上の送受信ビームを形成すれば、レーダリソースを有効活用することができる。
【００４１】
すなわち、目標Ｓ／Ｎに基づいて開口面を分割すれば、目標Ｓ／Ｎの高い目標に対しては必要とされる最小限のレーダリソースのみを用い、残されたリソースを他の目的に活用することができる。従って、受信信号のデータレートを短縮し、あるいは、同じデータレートでより多くの範囲を捜索することが可能となる。
【００４２】
本実施の形態によれば、レーダ装置において、目標信号の受信レベルから目標Ｓ／Ｎを算出し、所定の目標探知確率Ｐｄ及び誤警報確率Ｐｆａを得るために必要となる限界Ｓ／Ｎと比較し、９ｄＢ以上高い場合にはアンテナ開口面を２等分割し、各分割面で独立に送受信ビームを形成している。このため、レーダリソースを有効活用することができる。
【００４３】
実施の形態２．
実施の形態１では、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎより９ｄＢ以上高い場合にアンテナ開口面を２等分割する場合の例について説明した。これに対し、実施の形態２では、ＤＢＦ（Digital Beam Forming）アンテナを用いたレーダ装置において、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎよりも６ｄＢ以上高い場合に、アンテナ開口面を２等分割する場合について説明する。
【００４４】
図５は、本発明の実施の形態２によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。このレーダ装置２を図１のレーダ装置１（実施の形態１）と比較すれば、受信部１５を複数備えるとともに、ビーム形成部２０を備えている点で異なる。
【００４５】
ビーム形成部２０は、複数の受信部１５において受信処理された信号に基づいてＤＢＦ処理を行って、所望の受信ビームを仮想的に形成するデジタル演算手段である。ＤＢＦ処理は、任意の受信ビームで得られる受信信号を生成するデジタル処理である。すなわち、ビーム形成部２０におけるデジタル処理を変更することにより、受信ビームを変更することができ、２以上の異なるデジタル処理を行うことにより、２以上の受信ビームを同時に形成することもできる。この場合、各受信ビームは、それぞれがアンテナ開口面の全面を用いて形成された受信ビームとなる。
【００４６】
目標検出部１６は、ビーム形成部２０で求められた受信信号に基づいて、目標検出を行い、目標Ｓ／Ｎ算出部１７は、目標検出部１６による検出結果に基づいて目標Ｓ／Ｎを算出している。
【００４７】
図６のステップＳ２０１〜Ｓ２０９は、図５のレーダ装置２の動作の一例を示したフローチャートである。図３のフローチャート（実施の形態１）と比較すれば、ステップＳ２０５、Ｓ２０８及びＳ２０９が異なる。
【００４８】
素子アンテナ１０からの送信信号は目標で反射され、再び素子アンテナ１０で受信される。この受信信号は、受信部１５で受信処理され、ビーム形成部２０でデジタル処理されて受信ビームが形成される（ステップＳ２０１，Ｓ２０２）。目標検出部１６は、このデジタル処理により得られた信号に基づいて目標検出を行い、目標Ｓ／Ｎ算出部１７は、検出目標について目標Ｓ／Ｎを算出する（ステップＳ２０３，Ｓ２０４）。
【００４９】
開口分割制御部１８は、目標Ｓ／Ｎ算出部１７によって求められた目標Ｓ／Ｎを、予め定められた限界Ｓ／Ｎと比較する（ステップＳ２０５）。この限界Ｓ／Ｎは、所定の目標探知確率Ｐｄ及び誤警報確率Ｐｆａを得るために必要とされるＳ／Ｎ値である。開口分割制御部１８は、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎよりも６ｄＢ以上高いか否かを判別し、その結果に基づいてアンテナ開口面の分割を判断する。すなわち、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎよりも６ｄＢ以上高い場合には、図４（実施の形態１）と同様にして、アンテナ開口面を２等分割し、それ以外の場合には、アンテナ開口面の分割を行わない（ステップＳ２０６，Ｓ２０７）。
【００５０】
ビーム制御部１２は、開口分割制御部１８からの指令に基づいて、送信ビームの制御を行っている。また、ビーム形成部２０は、開口分割制御部１８からの指令に基づいて、送信ビームと同じ方向に受信ビームを形成している。開口分割制御部１８がアンテナ開口面の２等分割を決定した場合、ビーム制御部１２は、２つの送信ビームを形成するように送信ビームの制御を変更し（ステップＳ２０８）、ビーム形成部２０も、送信ビームの変更に応じて、受信ビーム形成のためのＤＢＦ処理を変更する（ステップＳ２０９）。
【００５１】
目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎより６ｄＢ以上高くない場合、アンテナ開口面の分割は行われず、ビーム制御部１２は、アレイアンテナ１０Ｒ全体で１つの送信ビームを形成し、ビーム形成部２０は、この送信ビームと同じ方向に受信ビームを形成する。この場合、送受信ビームは、ともにアレイアンテナ１０Ｒ全体で形成されるビームとなる。
【００５２】
一方、目標Ｓ／Ｎが、限界Ｓ／Ｎより６ｄＢ以上高い場合、ビーム制御部１２は、アンテナ開口面を等分割し、２つの分割面Ｄ_１，Ｄ_２が、それぞれ独立して送信ビームを形成する。また、分割後は、分割された一方の分割面Ｄ_１を限界Ｓ／Ｎに比べて６ｄＢ以上高い目標Ｓ／Ｎが得られた目標に指向させ、同一目標を引き続き探知させる。同時に他方の分割面Ｄ_２をその他の目標に指向させ、同時に異方向の目標を探知する。ビーム形成部２０は、これら２つの各送信ビームに対応する同一方向の２つの受信ビームを形成する。これらの受信ビームは、ＤＢＦ処理により生成されたビームであるため、いずれもアレイアンテナ１０Ｒ全体で形成されたビームとなる。
【００５３】
ここで、目標Ｓ／Ｎが、所定の目標探知確率Ｐｄ及び誤警報確率Ｐｆａを得るために必要となる限界Ｓ／Ｎより６ｄＢ以上高い場合にアンテナ開口面を２等分割する理由について説明する。
【００５４】
一般に、目標探知距離を決定するレーダアンテナのパラメータには、送信尖頭電力と、送信アンテナ利得と、受信アンテナ利得の３つがある。アンテナ開口面を２等分割した場合、これら３つのパラメータは、原理的に全て１／２になる。しかしながら、ビーム形成部２０を用いてＤＢＦ処理を行っている場合には、アンテナ開口面全面を用いて受信ビームを形成することになり、合計利得は１／４となる。つまり、アンテナ開口面を２等分割することによって合計利得は６ｄＢ低下する。
【００５５】
このことは、ＤＢＦ処理を行っているならば、探知された目標のＳ／Ｎが、限界Ｓ／Ｎより６ｄＢ以上高い場合には、アンテナ開口面を２等分割し、一方の分割面だけを用いて当該目標の方向へ送信ビームを形成したとしても、当該目標が探知可能であることを意味する。この場合、他方の分割面を用いて同時に異方向に送信ビームを形成することができるため、別の目標探知が可能となる。
【００５６】
本実施の形態によれば、ＤＢＦアンテナを用いたレーダ装置において、目標信号の受信レベルから目標Ｓ／Ｎを算出し、所定の目標探知確率Ｐｄ及び誤警報確率Ｐｆａを得るために必要となる限界Ｓ／Ｎと比較し、６ｄＢ以上高い場合にはアンテナ開口面を２等分割し、各分割面で独立に送受信ビームを形成している。このため、レーダリソースを有効活用することができる。
【００５７】
実施の形態３．
実施の形態１及び２では、目標Ｓ／Ｎが十分に高い場合に、アンテナ開口面を２等分割する場合の例について説明した。これに対し、実施の形態２では、目標Ｓ／Ｎに応じた分割比により、アンテナ開口面を２分割する場合について説明する。なお、レーダ装置の構成は、図５（実施の形態２）の場合と同様であるものとする。
【００５８】
図７のステップＳ３０１〜Ｓ３０９は、本発明の実施の形態３によるレーダ装置の動作の一例を示したフローチャートであり、図５のレーダ装置２の他の動作が示されている。このフローチャートを図６のフローチャート（実施の形態２）と比較すれば、ステップＳ３０５及びＳ３０６が異なる。
【００５９】
開口分割制御部１８は、目標Ｓ／Ｎ算出部１７によって求められた目標Ｓ／Ｎを、所定の限界Ｓ／Ｎと比較している（ステップＳ３０５）。その結果、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎよりも高く、かつ、その差が分割基準値Ｘ（ｄＢ）以上である場合には、アンテナ開口面を２分割し、それ以外の場合には、アンテナ開口面を分割しない。
【００６０】
ここで、限界Ｓ／Ｎは、実施の形態１及び２の場合と同様、所定の目標探知確率Ｐｄ及び誤警報確率Ｐｆａを得るために必要とされるＳ／Ｎ値であり、分割基準値Ｘ（ｄＢ）は、任意の正の整数である。これらの限界Ｓ／Ｎ及び分割基準値Ｘは、予め定められ、開口分割制御部１８に与えられている。
【００６１】
本実施の形態では、アンテナ開口面を２等分割するのではなく、目標Ｓ／Ｎ及び限界Ｓ／Ｎの差に応じた分割比により２分割している（ステップＳ３０６）。すなわち、分割基準値Ｘ（ｄＢ）に応じた分割比によりアンテナ開口面が分割される。
【００６２】
図８は、本発明の実施の形態３によるアンテナ開口面の分割について説明するための説明図であり、アレイアンテナ１０Ｒの開口面全面が示されている。本実施の形態では、アンテナ開口面を面積比でｋ：（１−ｋ）となるように分割しており、各分割面Ｄ_１及びＤ_２を構成する素子アンテナ１０の数も、ｋ：（１−ｋ）となっている。このｋを分割係数と呼ぶことにする。
【００６３】
目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／ＮよりもＸ（ｄＢ）以上高い場合、次式（１）により求められた分割係数ｋを用いてアンテナ開口面を２分割すれば、分割によって得られる一方の分割面Ｄ_１（係数ｋに対応する分割面）を用いて、同じ目標を引き続き探知することができる。
【数１】

【００６４】
ビーム制御部１２は、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／ＮよりＸ（ｄＢ）以上高い場合、開口分割制御部１８の指令に基づいて、アンテナ開口面をｋ：（１−ｋ）に分割し、２つの分割面Ｄ_１，Ｄ_２により、それぞれ独立した送信ビームを形成する。このとき、係数ｋに対応する分割面Ｄ_１を、限界Ｓ／Ｎに比べてＸ（ｄＢ）以上高い目標Ｓ／Ｎが得られた目標に指向させるとともに、係数（１−ｋ）に対応する他方の分割面Ｄ_２をその他の目標に指向させて、同時に異方向の目標を探知する。なお、ビーム形成部２０は、実施の形態２の場合と同様、これら２つの各送信ビームと同じ方向の２つの受信ビームをアンテナ開口面の全面を用いて形成している。
【００６５】
本実施の形態によれば、目標Ｓ／Ｎが、所定の目標探知確率Ｐｄ及び誤警報確率Ｐｆａを得るために必要となる限界Ｓ／Ｎよりも高く、その差が分割基準値Ｘ（ｄＢ）以上である場合、分割基準値Ｘ（ｄＢ）に応じてアンテナ開口面を２分割し、各分割面で独立に送受信ビームを形成している。このため、レーダリソースを有効活用することができる。
【００６６】
特に、分割基準値Ｘ（ｄＢ）を６ｄＢよりも小さな値にすれば、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎに比べて６ｄＢ以上高い場合でなくても、アンテナ開口面を分割することができる。また、２以上の分割基準値Ｘ（ｄＢ）を予め定め、目標Ｓ／Ｎと限界Ｓ／Ｎの差以下となる最大の分割基準値Ｘ（ｄＢ）に応じて、アンテナ開口面を分割することもできる。
【００６７】
実施の形態４．
実施の形態１〜３では、アンテナ開口面を２分割する場合の例について説明した。これに対し、実施の形態４では、アンテナ開口面を３以上に分割する場合について説明する。なお、レーダ装置の構成は、図５（実施の形態２）の場合と同様である。
【００６８】
図９のステップＳ４０１〜Ｓ４０９は、本発明の実施の形態４によるレーダ装置の動作の一例を示したフローチャートであり、図５のレーダ装置２の他の動作が示されている。このフローチャートを図７のフローチャート（実施の形態３）と比較すれば、ステップＳ４０５及びＳ４０６が異なる。
【００６９】
ステップＳ４０３において、目標検出部１６が２以上の目標を検出した場合、ステップＳ４０４において、検出された各目標について、目標Ｓ／Ｎ算出部１７が目標Ｓ／Ｎを算出する。
【００７０】
開口分割制御部１８は、目標Ｓ／Ｎ算出部１７によって求められた各目標Ｓ／Ｎを所定の限界Ｓ／Ｎと比較している（ステップＳ４０５）。その結果、目標Ｓ／Ｎが、限界Ｓ／Ｎよりも高く、かつ、その差が分割基準値Ｘ_ｉ（ｄＢ）以上となる目標が存在する場合には、アンテナ開口面を分割し、それ以外の場合には、アンテナ開口面を分割しない。なお、分割基準値Ｘ_ｉ（ｄＢ）（ｉ＝１，２，…）は、それぞれ正の整数であり、予め定められている。
【００７１】
アンテナ開口面を分割する場合、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎよりも分割基準値Ｘ_ｉ（ｄＢ）以上高い目標の数Ｎ（Ｎは正の整数）に応じて分割数が決定される（ステップＳ４０６）。このときの分割比は、各目標Ｓ／Ｎと限界Ｓ／Ｎの差に応じて決定される。すなわち、目標Ｓ／Ｎが当該Ｓ／Ｎ値よりも高く、その差がそれぞれ分割基準値Ｘ_ｉ（ｄＢ）以上の目標がＮ個あれば、分割基準値Ｘ_ｉ（ｄＢ）の値に応じた分割比によって、アンテナ開口面が（Ｎ＋１）分割される。
【００７２】
図１０は、本発明の実施の形態４によるアンテナ開口面の分割について説明するための説明図であり、アレイアンテナ１０Ｒの開口面全面が示されている。本実施の形態では、アンテナ開口面を面積比でｋ_１：ｋ_２：…：ｋ_Ｎ：（１−Σｋ_ｉ）となるように分割しており、各分割面Ｄ_１，Ｄ_２，…，Ｄ_Ｎ＋１を構成する素子アンテナ１０の数は、ｋ_１：ｋ_２：…：ｋ_Ｎ：（１−Σｋ_ｉ）となっている。
【００７３】
目標Ｓ／Ｎが、限界Ｓ／Ｎよりも分割基準値Ｘ_ｉ（ｄＢ）以上高い場合、当該目標をアンテナ開口面の分割後も継続して探知可能な分割係数ｋ_ｉは、分割基準値Ｘ_ｉを用いた次式（２）によって求めることができる。
【数２】

【００７４】
ｋ_１〜ｋ_Ｎの和が１未満であれば、アンテナ開口面をｋ_１：ｋ_２：…：ｋ_Ｎ：（１−Σｋ_ｉ）の割合でＮ＋１個に分割することができ、係数ｋ_１〜ｋ_Ｎにそれぞれ対応する分割面Ｄ_１〜Ｄ_Ｎを用いて、同一目標を引き続き探知することができる。なお、ｋ_１〜ｋ_Ｎの和が１を越えると、この様な分割を行うことができないため、分割基準値Ｘ_ｉは、任意のＮについてｋ_１〜ｋ_Ｎの和が１を越えないように予め定めておくことが望ましい。
【００７５】
ビーム制御部１２は、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎより高く、その差が分割基準値Ｘ_ｉ以上となるＮ個の目標が存在する場合、開口分割制御部１８の指令に基づいて、アンテナ開口面をｋ_１：ｋ_２：…：ｋ_Ｎ：（１−Σｋ_ｉ）の割合でＮ＋１個に分割し、Ｎ＋１個の分割面Ｄ_１，Ｄ_２，…，Ｄ_Ｎ＋１により、それぞれ独立した送信ビームを形成する。
【００７６】
このとき、係数ｋ_ｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）に対応する分割面Ｄ_ｉを、限界Ｓ／Ｎに比べてＸ_ｉ（ｄＢ）以上高い目標Ｓ／Ｎが得られた目標に指向させるとともに、係数（１−Σｋ_ｉ）に対応する分割面Ｄ_Ｎ＋１をその他の目標に指向させて、同時に（Ｎ＋１）方向の目標を探知する。なお、ビーム形成部２０は、実施の形態２の場合と同様、これら各送信ビームに対応させた（Ｎ＋１）個の受信ビームを形成している。つまり、送信ビームと同一の方向を指向させた受信ビームであって、それぞれの受信ビームがアンテナ開口面の全面を用いて形成される。
【００７７】
本実施の形態によれば、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎよりも高く、その差が分割基準値Ｘ_ｉ（ｄＢ）以上の目標が検出された場合、検出された目標数に応じてアンテナ開口面を分割している。また、分割基準値Ｘ_ｉ（ｄＢ）に応じた面積比によりアンテナ開口面を分割している。このため、アンテナ開口面を３以上に分割し、各分割面で独立に送受信ビームを形成して、異方向の目標を同時に探知することができ、レーダリソースを有効活用することができる。
【００７８】
なお、本実施の形態では、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎに比べて分割基準値Ｘ_ｉ（ｄＢ）以上高い目標がＮ個あれば、アンテナ開口面をＮ＋１個に分割する場合の例について説明したが、本発明はこの様な場合に限定されない。
【００７９】
例えば、上記条件を満たす２以上の目標が同一方向に検出された場合には、目標数と目標方向の数は一致しなくなる。この様な場合に、２つの分割面を同一方位に指向させ、同一アンテナビームを形成する必要はない。すなわち、アンテナ開口面の分割数は、本来、目標方向の数に基づいて決定されることが望ましい。このため、上記条件を満たす目標が検出された目標方向の数がＮ個の場合に、アンテナ開口面をＮ＋１個に分割すようにしてもよい。
【００８０】
実施の形態５．
実施の形態４では、アンテナ開口面を３以上に分割する際、目標Ｓ／Ｎに応じた面積比により分割する場合の例について説明した。これに対し、実施の形態５では、目標の距離に基づいた分割比により、アンテナ開口面を分割する場合について説明する。
【００８１】
図１１は、本発明の実施の形態５によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。このレーダ装置３を図５のレーダ装置２（実施の形態２）と比較すれば、目標Ｓ／Ｎ算出部１７に代えて、追尾処理部２１を備えている点で異なる。
【００８２】
追尾処理部２１は、目標検出部１６で検出された目標について追尾処理を実施する演算処理手段である。追尾処理は、検出目標について位置、速度、加速度などのデータ収集を行いながら、次回の検出位置を予測することにより、同一の目標を継続的に追跡する処理である。
【００８３】
図１２のステップＳ５０１〜Ｓ５０９は、図１１のレーダ装置３の動作の一例を示したフローチャートである。図９のフローチャート（実施の形態４）と比較すれば、ステップＳ５０４及びステップＳ５０５が異なる。
【００８４】
追尾処理部２１は、目標検出部１６において検出された目標について追尾処理を行っている（ステップＳ５０４）。この追尾処理により、レーダ装置３から目標までの距離Ｌが求められ、開口分割制御部１８へ出力される。
【００８５】
開口分割制御部１８は、追尾処理部２１で求められた目標距離Ｌを、当該目標について最初に検出された目標距離Ｌ_０と比較している（ステップＳ５０５）。その結果、レーダ装置３に接近し、目標距離Ｌがａ_ｉＬ_０以下となった追尾目標が存在する場合にはアンテナ開口面を分割し、それ以外の場合には、アンテナ開口面を分割しない。
【００８６】
上記ａ_ｉ（ｉ＝１，２，…）は、本実施の形態における分割基準値であり、１未満の正の数として予め定められている。すなわち、この分割基準値ａ_ｉは、同じ追尾目標に関する検出当初の距離Ｌ_０に対する現在の距離Ｌの比率であり、０＜ａ_ｉ＜１とされる。
【００８７】
アンテナ開口面を分割する場合、目標距離Ｌがａ_ｉＬ_０以下となる目標の数Ｎ（Ｎは正の整数）に応じて分割数が決定される（ステップＳ５０６）。このときの分割比は、検出当初の距離Ｌ_０に対する現在の目標距離Ｌの比率に応じて決定される。すなわち、目標距離Ｌがａ_ｉＬ_０以下となる目標がＮ個あれば、分割基準値ａ_ｉの値に応じた分割比によって、アンテナ開口面が（Ｎ＋１）分割される。
【００８８】
アンテナ開口面の分割の様子は、図１０の場合と同様である。すなわち、アンテナ開口面を面積比でｋ_１：ｋ_２：…：ｋ_Ｎ：（１−Σｋ_ｉ）となるように、アンテナ開口面の全面を分割しており、各分割面Ｄ_１，Ｄ_２，…，Ｄ_Ｎ＋１を構成する素子アンテナ１０の数は、ｋ_１：ｋ_２：…：ｋ_Ｎ：（１−Σｋ_ｉ）となっている。
【００８９】
目標距離Ｌがａ_ｉＬ_０以下である場合、当該目標をアンテナ開口面の分割後も継続して探知可能な分割係数ｋ_ｉは、分割基準値ａ_ｉを用いた次式（３）によって求めることができる。
【数３】

【００９０】
ｋ_１〜ｋ_Ｎの和が１未満であれば、アンテナ開口面をｋ_１：ｋ_２：…：ｋ_Ｎ：（１−Σｋ_ｉ）の割合でＮ＋１個に分割することができ、係数ｋ_１〜ｋ_Ｎにそれぞれ対応する分割面Ｄ_１〜Ｄ_Ｎを用いて、同一目標を引き続き探知することができる。なお、ｋ_１〜ｋ_Ｎの和が１を越えると、この様な分割を行うことができないため、分割基準値ａ_ｉは、任意のＮについてｋ_１〜ｋ_Ｎの和が１を越えないように予め定めておくことが望ましい。
【００９１】
ビーム制御部１２は、目標距離Ｌがａ_ｉＬ_０以下となるＮ個の目標が存在する場合、開口分割制御部１８の指令に基づいて、アンテナ開口面をｋ_１：ｋ_２：…：ｋ_Ｎ：（１−Σｋ_ｉ）の割合でＮ＋１個に分割し、Ｎ＋１個の分割面Ｄ_１，Ｄ_２，…，Ｄ_Ｎ＋１により、それぞれ独立した送信ビームを形成する。
【００９２】
このとき、係数ｋ_ｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）に対応する分割面Ｄ_ｉを、目標距離Ｌがａ_ｉＬ_０以下である目標に指向させるとともに、係数（１−Σｋ_ｉ）に対応する分割面Ｄ_Ｎ＋１をその他の目標に指向させて、同時に（Ｎ＋１）方向の目標を探知する。なお、ビーム形成部２０は、実施の形態４の場合と同様、これら各送信ビームと同じ方向の（Ｎ＋１）個の受信ビームをアンテナ開口面の全面を用いて形成している。
【００９３】
ここで、検出当初の距離がＬ_０であった追尾目標が、距離ａ_ｉＬ_０まで接近した場合に、上式（３）により分割係数ｋ_ｉを求め、アンテナ開口面を分割する理由について説明する。
【００９４】
図１３は、ある追尾目標がレーダ装置３に接近している場合における目標距離と、目標Ｓ／Ｎとの関係を示した図である。目標が最初に検出されたときの目標距離をＬ_０、目標Ｓ／Ｎを（Ｓ／Ｎ）_０とする。また、当該目標が、目標距離Ｌ＝ａ_ｉＬ_０まで接近したときの目標Ｓ／Ｎを（Ｓ／Ｎ）_ｉとすると、（Ｓ／Ｎ）_０と（Ｓ／Ｎ）_ｉとの間には次式（４）の関係が成立する。
【数４】

【００９５】
（Ｓ／Ｎ）_０は、所定の探知確率Ｐｄ及び誤警報確率Ｐｆａを得るために必要となる限界Ｓ／Ｎに相当する。このため、（Ｓ／Ｎ）_０に対する（Ｓ／Ｎ）_ｉの増分を開口面の分割により補正するためには、ＤＢＦ処理を行っている場合、送信尖頭電力及び送信アンテナ利得の影響を考慮し、開口面の割合を
（ａ_ｉ ^４）^１／２にする必要がある。このため、アンテナ開口面の分割係数ｋ_ｉの算出式は、上式（３）に示した通りとなる。
【００９６】
本実施の形態によれば、検出当初の距離Ｌ_０に対する目標距離Ｌの比が分割基準値ａ_ｉ以下となる目標が検出された場合、検出された目標数に応じてアンテナ開口面を分割している。また、分割基準値ａ_ｉに応じた面積比によりアンテナ開口面を分割している。このため、アンテナ開口面を３以上に分割し、各分割面で独立に送受信ビームを形成して、異方向の目標を同時に探知することができ、レーダリソースを有効活用することができる。
【００９７】
なお、実施の形態４及び５では、レーダの目標探索（サーチ）での探知において、目標Ｓ／Ｎまたは目標距離に基づきいてアンテナ開口面の分割制御を行う場合について説明したが、レーダの特殊なビーム諸元による目標検出（トラッキング）において、同様のアンテナ開口面の分割制御を適用することもでき、同様の作用効果が得られる。すなわち、同時に異方向の目標を探知することにより、データレートを短縮でき、あるいは、同じデータレートでより多くの範囲を捜索でき、レーダリソースを有効活用することができる。
【００９８】
実施の形態６．
実施の形態４は、モノスタティック型のレーダ装置において、アンテナ開口面を目標Ｓ／Ｎに応じた割合で分割する場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、送信局及び受信局からなるバイスタティック型のレーダシステムにおいて、目標Ｓ／Ｎに応じてアンテナ開口面の分割を行う場合について説明する。
【００９９】
図１４は、本発明の実施の形態６によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。このレーダ装置は、距離をおいて設置されたレーダ送信局４及びレーダ受信局５により構成されるバイスタティックレーダ装置である。レーダ送受信局４及び５は、例えば数ｋｍ又はそれ以上離れた位置に設置される。
【０１００】
レーダ送信局４は、素子アンテナ１０Ａ、送信モジュール１１Ａ、ビーム制御部１２と、給電部１３Ａと、励振部１４と、開口分割制御部１８により構成される。本実施の形態では、レーダ送信局４の開口分割制御部１８が、レーダ受信局５から出力される目標Ｓ／Ｎに基づいて、アレイアンテナ１０ＲＡの開口面の分割制御を行っている。
【０１０１】
励振部１４で生成されたレーダ信号は、給電部１３Ａ及び送信モジュール１１Ａを介して、各素子アンテナ１０Ａへ給電される。素子アンテナ１０は、レーダ信号を空間へ放射する空中線であり、多数の素子アンテナ１０が２次元配列され、アレイアンテナ１０ＲＡを構成している。送信モジュール１１Ａは、これらの各素子アンテナ１０Ａごとに設けられ、送信信号の増幅及び位相制御を行う回路であり、多数の送信モジュール１１Ａが、対応する各素子アンテナ１０Ａの送信信号を位相制御している。
【０１０２】
ビーム制御部１２は、各送信モジュール１１Ａに対し移相量を指示することにより、アレイアンテナ１０ＲＡのビーム制御を行っている。また、開口分割制御部１８の指令に基づいて、アレイアンテナ１０ＲＡの開口面を分割し、各分割面Ｄ_１，Ｄ_２，…ごとに送信ビームを形成している。
【０１０３】
レーダ受信局５は、素子アンテナ１０Ｂと、受信モジュール１１Ｂと、給電部１３Ｂと、受信部１５と、ビーム形成部２０と、目標検出部１６と、目標Ｓ／Ｎ算出部１７により構成される。
【０１０４】
素子アンテナ１０Ｂは、到来したレーダ信号を受信する空中線であり、多数の素子アンテナ１０Ｂが２次元配列され、アレイアンテナ１０ＲＢを構成している。受信モジュール１１Ｂは、これらの各素子アンテナ１０Ｂごとに設けられ、受信信号の増幅及び位相調整を行う回路である。素子アンテナ１０Ｂで受信されたレーダ受信信号は、受信モジュール１１Ｂ及び給電部１３Ｂを介して、各受信部１５へ給電されて受信処理される。
【０１０５】
ビーム形成部２０は、受信処理後の信号についてＤＢＦ処理を行って、受信ビームを形成している。このビーム形成は、レーダ送信局４の開口分割制御部１８の指令に基づいて行われている。目標検出部１６は、ＤＢＦ処理によって得られた信号に基づいて、受信ビーム内の目標を検出し、目標Ｓ／Ｎ算出部１７は、検出された各目標について目標Ｓ／Ｎを求め、レーダ送信局４の開口分割制御部１８へ出力している。
【０１０６】
レーダ送信局４の開口分割制御部１８は、実施の形態４の場合と全く同様にして、アンテナ開口面の分割を行っている。すなわち、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎよりも高く、かつ、その差が分割基準値Ｘ_ｉ（ｄＢ）以上となる目標が存在する場合には、アンテナ開口面を分割し、それ以外の場合には、アンテナ開口面を分割しない。
【０１０７】
また、アンテナ開口面を分割する場合、目標Ｓ／Ｎが当該Ｓ／Ｎ値よりも高く、その差がそれぞれ分割基準値Ｘ_ｉ（ｄＢ）以上の目標がＮ個あれば、分割基準値Ｘ_ｉ（ｄＢ）の値に応じた分割比によって、アンテナ開口面が（Ｎ＋１）分割される。
【０１０８】
ビーム制御部１２は、開口分割制御部１８の指令に基づいて、アレイアンテナ１０ＲＡの開口面をｋ_１：ｋ_２：…：ｋ_Ｎ：（１−Σｋ_ｉ）の割合でＮ＋１個に分割し、Ｎ＋１個の分割面Ｄ_１，Ｄ_２，…，Ｄ_Ｎ＋１により、それぞれ独立した送信ビームを形成する。ここで、ｋ_ｉは、Ｘ_ｉを用いた式（２）により与えられる。
【０１０９】
このとき、係数ｋ_ｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）に対応する分割面Ｄ_ｉを、限界Ｓ／Ｎに比べてＸ_ｉ（ｄＢ）以上高い目標Ｓ／Ｎが得られた目標に指向させるとともに、係数（１−Σｋ_ｉ）に対応する分割面Ｄ_Ｎ＋１をその他の目標に指向させて、同時に（Ｎ＋１）方向の目標を探知する。
【０１１０】
一方、レーダ受信局５のビーム形成部２０は、開口分割制御部１８の指令に基づいて、各送信ビームと同じ方向の受信ビームをアレイアンテナ１０ＲＢの開口面の全面を用いて形成している。
【０１１１】
本実施の形態によれば、実施の形態４と同様のアンテナ開口面の分割制御をバイスタティック・レーダに適用し、サーチ及びトラッキングを行う際に、目標Ｓ／Ｎに応じたアンテナ開口面の分割を行うことができる。従って、バイスタティック・レーダのレーダリソースを有効活用することができる。
【０１１２】
実施の形態７．
実施の形態５は、モノスタティック型のレーダ装置において、アンテナ開口面を目標距離に応じて分割する場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、送信局及び受信局からなるバイスタティック型のレーダシステムにおいて、目標距離に応じてアンテナ開口面の分割を行う場合について説明する。
【０１１３】
図１５は、本発明の実施の形態７によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。このレーダ装置は、距離をおいて設置されたレーダ送信局４及びレーダ受信局６により構成されるバイスタティックレーダ装置である。レーダ送受信局４及び６は、通常、数ｋｍ又はそれ以上離れた位置に設置される。
【０１１４】
レーダ送信局４は、素子アンテナ１０Ａ、送信モジュール１１Ａ、ビーム制御部１２と、給電部１３Ａと、励振部１４と、開口分割制御部１８により構成される。本実施の形態では、レーダ送信局４の開口分割制御部１８が、レーダ受信局６から出力される目標距離Ｌに基づいて、アレイアンテナ１０ＲＡの開口面の分割制御を行っている。
【０１１５】
レーダ受信局６は、素子アンテナ１０Ｂと、受信モジュール１１Ｂと、給電部１３Ｂと、受信部１５と、ビーム形成部２０と、目標検出部１６と、追尾処理部２１により構成される。追尾処理部２１は、目標検出部１６によって検出された目標の距離Ｌを求め、レーダ送信局４の開口分割制御部１８へ出力している。
【０１１６】
レーダ送信局４の開口分割制御部１８は、実施の形態５の場合と全く同様にして、アンテナ開口面を分割している。すなわち、目標距離Ｌがａ_ｉＬ_０以下となった追尾目標が存在する場合にはアンテナ開口面を分割し、それ以外の場合には、アンテナ開口面を分割しない。ここで、Ｌ_０は当該目標の検出当初の距離であり、ａ_ｉは分割基準値である。
【０１１７】
また、アンテナ開口面を分割する場合、目標距離Ｌがａ_ｉＬ_０以下となる目標がＮ個あれば、分割基準値ａ_ｉの値に応じた分割比によって、アンテナ開口面が（Ｎ＋１）分割される。
【０１１８】
ビーム制御部１２は、開口分割制御部１８の指令に基づいて、アレイアンテナ１０ＲＡの開口面をｋ_１：ｋ_２：…：ｋ_Ｎ：（１−Σｋ_ｉ）の割合でＮ＋１個に分割し、Ｎ＋１個の分割面Ｄ_１，Ｄ_２，…，Ｄ_Ｎ＋１により、それぞれ独立した送信ビームを形成する。ここで、ｋ_ｉは、ａ_ｉを用いた式（３）により与えられる。
【０１１９】
このとき、係数ｋ_ｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）に対応する分割面Ｄ_ｉを、目標距離Ｌがａ_ｉＬ_０以下である目標に指向させるとともに、係数（１−Σｋ_ｉ）に対応する分割面Ｄ_Ｎ＋１をその他の目標に指向させて、同時に（Ｎ＋１）方向の目標を探知する。
【０１２０】
一方、レーダ受信局６のビーム形成部２０は、開口分割制御部１８の指令に基づいて、各送信ビームと同じ方向の受信ビームをアレイアンテナ１０ＲＢの開口面の全面を用いて形成している。
【０１２１】
本実施の形態によれば、実施の形態５と同様のアンテナ開口面の分割制御をバイスタティック・レーダに適用し、サーチ及びトラッキングを行う際に、目標距離に応じたアンテナ開口面の分割を行うことができる。従って、バイスタティック・レーダのレーダリソースを有効活用することができる。
【０１２２】
【発明の効果】
本発明によれば、レーダ受信信号に基づいてアンテナ開口面を分割することにより、既に検出された目標を引き続き探知するために必要とされるレーダリソースを当該目標のために確保しつつ、その他のレーダリソースを他の目標の探知に割り当てることができ、レーダリソースを有効活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。
【図２】図１の送受信モジュール１１の一構成例を示したブロック図である。
【図３】図１のレーダ装置１の動作の一例を示したフローチャートである。
【図４】アンテナ開口面の分割について説明するための説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。
【図６】図５のレーダ装置２の動作の一例を示したフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態３によるレーダ装置の動作の一例を示したフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態３によるアンテナ開口面の分割について説明するための説明図である。
【図９】本発明の実施の形態４によるレーダ装置の動作の一例を示したフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態４によるアンテナ開口面の分割について説明するための説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態５によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。
【図１２】図１１のレーダ装置３の動作の一例を示したフローチャートである。
【図１３】ある追尾目標がレーダ装置３に接近している場合における目標距離と、目標Ｓ／Ｎとの関係を示した図である。
【図１４】本発明の実施の形態６によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。
【図１５】本発明の実施の形態７によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。
【符号の説明】
１〜３レーダ装置
４レーダ送信局、５，６レーダ受信局、
１０Ｒ，１０ＲＡ，１０ＲＢアレイアンテナ、１０素子アンテナ、
１０Ｒフェーズド・アレイアンテナ、１０，１０Ａ，１０Ｂ素子アンテナ、
１１送受信モジュール、１１Ａ送信モジュール、１１Ｂ受信モジュール、
１２ビーム制御部、１３，１３Ａ，１３Ｂ給電部、１４励振部、
１５受信部、１６目標検出部、１７目標Ｓ／Ｎ算出部、
１８開口分割制御部、２０ビーム形成部、２１追尾処理部、
Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_ｉ，Ｄ_Ｎ分割面、Ｌ現在の目標距離、
Ｌ_０検出当初の目標距離、Ｘ，Ｘ_ｉ分割基準値、ａ_ｉ分割基準値、
ｋ，ｋ_１分割係数[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radar apparatus and an antenna aperture surface division control method, and more particularly to an improvement in a radar apparatus that detects a target using a phased array antenna.
[0002]
[Prior art]
An array antenna composed of a large number of element antennas can form an antenna beam in any direction without physical driving of the antenna by performing phase control on the transmission / reception signal of each element antenna. . Some conventional radar devices employ an array antenna as an antenna for transmitting and receiving radar signals. In addition, there has been a radar device that divides and uses the antenna aperture of the array antenna.
[0003]
For example, Patent Document 1 discloses a phased array type radio interference device that generates interference beams in a plurality of directions. This jammer is given jamming priority, target distance information and target radar specifications from the platform on which the jammer is mounted, and performs element allocation and phase control based on these information. A plurality of disturbing beams are formed. For this reason, disturbance power can be allocated to each disturbance target, and disturbance can be simultaneously performed on a plurality of targets.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-235535 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
A radar device for the purpose of detecting a target detects a target by transmitting a radar signal in a target direction and receiving a reflected wave thereof. In this type of radar apparatus, if a predetermined target S / N can be secured in the received signal, a predetermined target detection probability and false alarm probability can be obtained.
[0006]
In general, when the distance to the detection target is short or when the radar reflection cross section of the target is large, a sufficiently high target S / N can be obtained. Even in such a case, the conventional radar apparatus transmits and receives signals using the entire antenna opening surface. In other words, there is a problem that energy is emitted in excess of energy necessary for obtaining a predetermined target detection probability and false alarm probability, and resources (resources) of the radar apparatus are not effectively used.
[0007]
The radar device described in Patent Document 1 relates to a radio interference device that transmits jamming radio waves, and is not a radar device intended for target search. That is, only the jamming radio wave is transmitted in the designated direction, signal reception is not performed, and signal transmission based on reception of an echo signal is not performed. For this reason, in Patent Document 1, the antenna beam is simply split according to an instruction given from the outside, and the antenna beam splitting control is not autonomously performed in consideration of the target S / N. It was.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances. When a target is detected using a radar apparatus, the antenna aperture surface is divided based on a radar reception signal to effectively use the resources of the radar apparatus. Objective.
[0009]
That is, to provide a radar apparatus that can divide an antenna aperture surface based on a radar reception signal, simultaneously form two or more antenna beams, and continue to detect a detection target while performing a new target detection. Objective.
[0010]
Further, when detecting a target, an antenna aperture can be divided based on a radar reception signal to simultaneously form two or more antenna beams, and a new target detection can be performed while a detection target is continuously detected. An object of the present invention is to provide a method for controlling the division of an opening surface.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The radar apparatus according to the present invention forms a plurality of element antennas that transmit and receive radar signals, a large number of transmission and reception modules that perform phase control for each element antenna, and the amount of phase shift in each transmission and reception module to form an antenna beam. A radar apparatus including a beam control unit, a target detection unit that detects a target based on a received signal, a target S / N calculation unit that calculates a target S / N for the detection target, and a target S / N An aperture division control unit that divides the antenna aperture plane, and the beam control unit forms an independent antenna beam for each division plane based on an instruction from the aperture division control unit, The antenna beam is configured to be directed.
[0012]
With such a configuration, it is possible to perform target detection based on the received signal, obtain the target S / N of the detection target, and divide the antenna aperture based on the target S / N. Therefore, it is possible to allocate other radar resources to detection of other targets while securing the radar resources necessary for continuously detecting the detection target for the target. Therefore, radar resources can be effectively used.
[0013]
In particular, when the target S / N is 9 dB or more higher than the predetermined limit S / N, or when the target S / N is higher than the predetermined limit S / N by 6 dB or more if DBF processing is performed, By dividing the antenna aperture plane into two equal parts, radar resources can be effectively utilized with a simple configuration.
[0014]
Further, when the target S / N is higher than a predetermined limit S / N and the difference is not less than a predetermined division reference value, if the antenna aperture plane is divided by a division ratio according to the division reference value, The antenna aperture can be divided even when the S / N difference is 6 dB or less. Also, the antenna aperture can be divided into three or more, and the radar resources can be used more effectively.
[0015]
In addition, the radar apparatus according to the present invention controls a large number of element antennas that transmit and receive radar signals, a large number of transmission and reception modules that perform phase control for each element antenna, a phase shift amount in each transmission and reception module, and an antenna beam. A radar device having a beam control unit to be formed, a target detection unit for detecting a target based on a received signal, a tracking processing unit for performing a tracking process on the detection target to obtain a target distance of the tracking target, and a target An aperture division control unit that divides the antenna aperture plane based on the distance, and the aperture division control unit has a tracking target in which a ratio of the current target distance to the initial target distance is equal to or less than a predetermined division reference value When dividing, the antenna aperture plane is divided by the division number according to the target number and the division ratio according to the division reference value. To form an independent antenna beams, for each tracked target ratio of the current target distance detected initially for the target distance is less than a predetermined division criteria value, and one of the antenna beams to direct respectively.
[0016]
With such a configuration, target detection can be performed based on the received signal, tracking processing can be performed on the detection target, and the target distance of the same target (tracking target) can be continuously obtained. The opening surface can be divided. For this reason, it is possible to allocate other radar resources to detection of other targets while securing the radar resources necessary for continuously detecting the tracking target for the target. Therefore, radar resources can be effectively used.
[0017]
The present invention can also be applied to a bistatic type radar apparatus including a radar transmitter station and a radar receiver station.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The radar apparatus 1 includes an element antenna 10, a transmission / reception module 11, a beam control unit 12, a power feeding unit 13, an excitation unit 14, a reception unit 15, a target detection unit 16, and a target S / N calculation unit 17. And the aperture division control unit 18.
[0019]
The element antenna 10 is an antenna that radiates a radar signal to space and receives an incoming radar signal, and a large number of element antennas 10 are two-dimensionally arranged. The transmission / reception module 11 is a circuit provided for each of these element antennas 10, and a large number of transmission / reception modules 11 perform amplification and phase control of transmission / reception signals of the corresponding element antennas 10.
[0020]
That is, the phased array antenna 10R is configured by a large number of element antennas 10, and the radar apparatus 1 transmits and receives radar signals using the array antenna 10R. The beam control of the array antenna 10R is performed by the beam control unit 12. The direction of the antenna beam is determined by the difference in phase shift amount in each transmission / reception module 11, and the beam control unit 12 controls the antenna beam by instructing each transmission / reception module 11 about the phase shift amount.
[0021]
The excitation unit 14 is a radar signal transmission unit that generates a transmission signal, and generates a radar transmission signal based on the transmission seed signal generated by the reception unit 15. The receiving unit 15 is a radar signal receiving unit that performs reception processing of a radar reception signal. The power feeding unit 13 feeds the transmission signal generated by the excitation unit 14 to the element antenna 10 via the transmission / reception module 11. A reception signal received by the element antenna 10 and phase-controlled by the transmission / reception module 11 is fed to the reception unit 15.
[0022]
The target detection unit 16 is a target detection unit that detects a target existing in the antenna beam by a known target detection process based on a signal after reception processing, and a target reflected wave (target signal) called a radar echo from the received signal. ) Is extracted. The target S / N calculation unit 17 is a calculation unit that calculates the target S / N from the reception level of the target signal. The target S / N is obtained as a ratio (signal-to-noise ratio) between the reception level of the target signal detected by the target detection unit 16 and the noise level.
[0023]
The aperture division control unit 18 performs division control of the antenna aperture surface of the array antenna 10R. Whether or not the antenna aperture plane is divided is determined based on the target S / N obtained by the target S / N calculation unit 17, and the beam control unit 12 performs beam control based on the determination result. .
[0024]
When the antenna opening surface is not divided, one antenna beam is formed using the entire surface of the antenna opening surface. On the other hand, in the case of dividing the antenna opening surface, the antenna opening surface is divided with the element antenna 10 as a unit, and one independent antenna beam is formed for each divided antenna opening surface (dividing surface). Two antenna beams are formed.
[0025]
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the transmission / reception module 11 of FIG. The transmission / reception module 11 includes a phase shifter 110, a transmission / reception switching unit 111, a reception amplifier 112, a transmission amplifier 113, and a circulator 114.
[0026]
The phase shifter 110 is a variable phase shifter that performs phase control on the transmission signal and the reception signal, and the amount of phase shift is given by the beam control unit 12. The transmission / reception switching unit 111 is a switching unit that selectively connects the phase shifter 110 to the reception amplifier 112 and the transmission amplifier 113. The transmission / reception switching unit 111 is connected to the reception amplifier 112 when receiving a radar signal, and is connected to the transmission amplifier 113 when transmitting a radar signal. Connected.
[0027]
The transmission amplifier 113 is a high-frequency amplifier that amplifies the transmission signal, and the reception amplifier 112 is a low-noise amplifier that amplifies the reception signal. The circulator 114 outputs the transmission signal amplified by the transmission amplifier 113 to the element antenna 10 and outputs the reception signal from the element antenna 10 to the reception amplifier 112.
[0028]
Steps S101 to S108 in FIG. 3 are flowcharts showing an example of the operation of the radar apparatus 1 in FIG. First, it is assumed that the antenna aperture is not divided and one antenna beam is formed using the entire aperture of the array antenna 10R.
[0029]
The transmission signal generated by the excitation unit 14 is supplied to the transmission / reception module 11 via the power supply unit 13, phase-controlled in the transmission / reception module 11, and then radiated from the element antenna 10 to the space (step S <b> 101). At this time, the amount of phase shift in each transmission / reception module 11 is specified by the beam control unit 12 so that one transmission beam is formed in the entire array antenna 10R.
[0030]
A part of the radiated radar signal is reflected by the target and received again by the element antenna 10 as the target signal (step S102). The received signal at the element antenna 10 including the target signal is phase-controlled in the transmission / reception module 11 and then fed to the receiving unit 15 via the feeding unit 13.
[0031]
At this time, the transmission / reception module 11 performs phase control so that one reception beam is formed in the entire array antenna 10R. In order to detect the target, at least the target direction needs to be within the overlapping region of the transmission beam and the reception beam. Here, it is assumed that the transmission beam and the reception beam controlled by the beam control unit 12 are in the same direction.
[0032]
The reception unit 15 performs reception processing on the radar reception signal, and the target detection unit 16 performs target detection based on the signal after reception processing (step S103). Further, the target S / N calculator 17 calculates a target S / N for the target detected by the target detector 16 (step S104).
[0033]
The aperture division control unit 18 compares the target S / N obtained by the target S / N calculation unit 17 with a predetermined limit S / N (step S105). This limit S / N is an S / N value required to obtain a predetermined target detection probability Pd and false alarm probability Pfa. The aperture division control unit 18 determines whether or not the target S / N is 9 dB or more higher than the limit S / N, and divides the antenna aperture based on the determination result. That is, when the target S / N is 9 dB or more higher than the limit S / N, the antenna aperture is divided into two equal parts, and otherwise, the antenna aperture is not divided (steps S106 and S107). .
[0034]
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining division of the antenna opening surface, and shows the entire opening surface of the array antenna 10R. The array antenna 10R is formed by arranging a large number of element antennas 10. When the antenna opening surface is divided, the entire opening surface is divided into two opening surfaces (dividing surfaces) D.₁And D₂Equally divided. In the present embodiment, the antenna opening surface is equally divided so that the area ratio is 0.5: 0.5.₁And D₂The number of element antennas 10 constituting is equal.
[0035]
The beam control unit 12 performs beam control based on a command from the aperture division control unit 18. When the aperture division control unit 18 determines to bisect the antenna aperture surface, the beam control unit 12 changes the beam control so as to form two transmission beams (step S108).
[0036]
When not divided, the amount of phase shift of each transmission / reception module 11 is controlled so that one transmission beam is formed in the entire array antenna 10R using the entire antenna opening surface. On the other hand, when dividing, each dividing plane D₁, D₂However, the amount of phase shift of each transmission / reception module 11 is controlled so as to form a beam independently. In addition, after dividing the antenna opening surface, one divided surface D is divided.₁Is directed to a target having a target S / N higher by 9 dB or more than the limit S / N, and the same target is continuously detected. At the same time, the other split surface D₂Aiming at other goals and simultaneously detecting goals in different directions.
[0037]
Here, the reason why the antenna aperture is divided into two equal parts when the target S / N is 9 dB or more higher than the limit S / N required to obtain the predetermined target detection probability Pd and false alarm probability Pfa will be described. .
[0038]
In general, there are three radar antenna parameters that determine the target detection distance: transmission peak power, transmission antenna gain, and reception antenna gain. When the antenna aperture is divided into two equal parts, these three parameters are all halved in principle, so the total gain is １／. In other words, the total gain is reduced by 9 dB by dividing the antenna aperture plane into two equal parts.
[0039]
This means that when the detected target S / N is 9 dB or more higher than the limit S / N, the antenna aperture is divided into two equal parts, and only one of the divided planes is used to transmit and receive the beam in the direction of the target. This means that the target can be detected. In this case, since the transmission / reception beams can be simultaneously formed in different directions using the other divided surface, another target detection can be performed.
[0040]
In this way, when the target S / N is sufficiently high due to a short distance to the detection target or a large radar reflection cross section of the target, the antenna aperture is divided into two or more independent ones. If the transmit / receive beam is formed, radar resources can be effectively utilized.
[0041]
That is, if the aperture plane is divided based on the target S / N, only the minimum necessary radar resources are used for the target having a high target S / N, and the remaining resources are used for other purposes. can do. Therefore, the data rate of the received signal can be shortened, or a larger range can be searched at the same data rate.
[0042]
According to the present embodiment, the radar apparatus calculates the target S / N from the reception level of the target signal, and compares it with the limit S / N required to obtain the predetermined target detection probability Pd and false alarm probability Pfa. However, when it is higher than 9 dB, the antenna aperture plane is divided into two equal parts, and a transmission / reception beam is independently formed on each division plane. For this reason, radar resources can be effectively used.
[0043]
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, an example in which the antenna aperture is divided into two equal parts when the target S / N is 9 dB or more higher than the limit S / N has been described. In contrast, in the second embodiment, in a radar apparatus using a DBF (Digital Beam Forming) antenna, when the target S / N is 6 dB or more higher than the limit S / N, the antenna aperture is divided into two equal parts. Will be described.
[0044]
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of a radar apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. If this radar apparatus 2 is compared with the radar apparatus 1 (Embodiment 1) of FIG. 1, it is different in that it includes a plurality of receiving sections 15 and a beam forming section 20.
[0045]
The beam forming unit 20 is a digital computing unit that virtually performs a DBF process based on signals received and processed by the plurality of receiving units 15 to virtually form a desired received beam. The DBF process is a digital process for generating a reception signal obtained with an arbitrary reception beam. That is, the received beam can be changed by changing the digital processing in the beam forming unit 20, and two or more received beams can be simultaneously formed by performing two or more different digital processes. In this case, each reception beam is a reception beam formed using the entire antenna opening surface.
[0046]
The target detection unit 16 performs target detection based on the received signal obtained by the beam forming unit 20, and the target S / N calculation unit 17 calculates the target S / N based on the detection result by the target detection unit 16. is doing.
[0047]
Steps S201 to S209 in FIG. 6 are flowcharts showing an example of the operation of the radar apparatus 2 in FIG. Compared with the flowchart in FIG. 3 (Embodiment 1), steps S205, S208, and S209 are different.
[0048]
The transmission signal from the element antenna 10 is reflected by the target and received by the element antenna 10 again. This received signal is received and processed by the receiving unit 15 and digitally processed by the beam forming unit 20 to form a received beam (steps S201 and S202). The target detection unit 16 performs target detection based on the signal obtained by the digital processing, and the target S / N calculation unit 17 calculates the target S / N for the detection target (steps S203 and S204).
[0049]
The aperture division control unit 18 compares the target S / N obtained by the target S / N calculation unit 17 with a predetermined limit S / N (step S205). This limit S / N is an S / N value required to obtain a predetermined target detection probability Pd and false alarm probability Pfa. The aperture division control unit 18 determines whether or not the target S / N is higher than the limit S / N by 6 dB or more, and determines the division of the antenna aperture plane based on the result. That is, when the target S / N is 6 dB or more higher than the limit S / N, the antenna aperture is divided into two equal parts as in FIG. 4 (Embodiment 1). The opening surface is not divided (steps S206 and S207).
[0050]
The beam control unit 12 controls the transmission beam based on a command from the aperture division control unit 18. Further, the beam forming unit 20 forms a reception beam in the same direction as the transmission beam based on a command from the aperture division control unit 18. When the aperture division control unit 18 determines to bisect the antenna aperture surface, the beam control unit 12 changes the control of the transmission beam so as to form two transmission beams (step S208), and the beam forming unit 20 also Then, the DBF process for forming the reception beam is changed according to the change of the transmission beam (step S209).
[0051]
When the target S / N is not higher than the limit S / N by 6 dB or more, the antenna aperture plane is not divided, the beam control unit 12 forms one transmission beam in the entire array antenna 10R, and the beam forming unit 20 A reception beam is formed in the same direction as the transmission beam. In this case, both the transmission and reception beams are beams formed by the entire array antenna 10R.
[0052]
On the other hand, when the target S / N is higher than the limit S / N by 6 dB or more, the beam control unit 12 equally divides the antenna aperture surface, thereby dividing the two split surfaces D₁, D₂Each independently form a transmit beam. In addition, after the division, one of the divided planes D₁Is directed to a target having a target S / N higher by 6 dB or more than the limit S / N, and the same target is continuously detected. At the same time, the other split surface D₂Aiming at other goals and simultaneously detecting goals in different directions. The beam forming unit 20 forms two reception beams in the same direction corresponding to the two transmission beams. Since these received beams are beams generated by DBF processing, all of them are beams formed by the entire array antenna 10R.
[0053]
Here, the reason why the antenna aperture is divided into two equal parts when the target S / N is 6 dB or more higher than the limit S / N required to obtain the predetermined target detection probability Pd and false alarm probability Pfa will be described.
[0054]
In general, there are three radar antenna parameters that determine the target detection distance: transmission peak power, transmission antenna gain, and reception antenna gain. When the antenna aperture is divided into two equal parts, these three parameters are all halved in principle. However, when DBF processing is performed using the beam forming unit 20, a reception beam is formed using the entire antenna opening surface, and the total gain becomes ¼. That is, the total gain is reduced by 6 dB by dividing the antenna aperture plane into two equal parts.
[0055]
If DBF processing is performed, if the detected target S / N is 6 dB or more higher than the limit S / N, the antenna aperture plane is divided into two equal parts, and only one of the split planes is used. Even if a transmission beam is formed in the direction of the target using this, it means that the target can be detected. In this case, since the transmission beam can be simultaneously formed in different directions using the other divided surface, another target detection becomes possible.
[0056]
According to the present embodiment, in a radar apparatus using a DBF antenna, the limit necessary for calculating the target S / N from the reception level of the target signal and obtaining the predetermined target detection probability Pd and the false alarm probability Pfa. When it is 6 dB or more higher than S / N, the antenna aperture plane is divided into two equal parts, and a transmission / reception beam is independently formed on each division plane. For this reason, radar resources can be effectively used.
[0057]
Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments, an example in which the antenna aperture is divided into two equal parts when the target S / N is sufficiently high has been described. On the other hand, in the second embodiment, a case will be described in which the antenna aperture plane is divided into two by a division ratio corresponding to the target S / N. The configuration of the radar apparatus is the same as that in FIG. 5 (Embodiment 2).
[0058]
Steps S301 to S309 in FIG. 7 are flowcharts showing an example of the operation of the radar apparatus according to Embodiment 3 of the present invention, and show other operations of the radar apparatus 2 in FIG. If this flowchart is compared with the flowchart (Embodiment 2) of FIG. 6, steps S305 and S306 are different.
[0059]
The aperture division control unit 18 compares the target S / N obtained by the target S / N calculation unit 17 with a predetermined limit S / N (step S305). As a result, when the target S / N is higher than the limit S / N and the difference is equal to or greater than the division reference value X (dB), the antenna aperture plane is divided into two, otherwise, Do not divide the antenna aperture.
[0060]
Here, the limit S / N is an S / N value required to obtain a predetermined target detection probability Pd and false alarm probability Pfa as in the case of the first and second embodiments, and the division reference value X (DB) is an arbitrary positive integer. These limit S / N and division reference value X are determined in advance and given to the aperture division control unit 18.
[0061]
In the present embodiment, the antenna aperture is not divided into two equal parts, but is divided into two by a division ratio according to the difference between the target S / N and the limit S / N (step S306). That is, the antenna aperture plane is divided by a division ratio corresponding to the division reference value X (dB).
[0062]
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining division of the antenna opening surface according to the third embodiment of the present invention, and shows the entire opening surface of the array antenna 10R. In the present embodiment, the antenna opening surface is divided so that the area ratio is k: (1-k), and each divided surface D is divided.₁And D₂The number of element antennas 10 constituting k is also k: (1-k). This k is called a division coefficient.
[0063]
When the target S / N is higher than the limit S / N by X (dB) or more, if the antenna aperture is divided into two using the division coefficient k obtained by the following equation (1), one division obtained by the division is obtained. Surface D₁Using the (divided surface corresponding to the coefficient k), the same target can be continuously detected.
[Expression 1]

[0064]
When the target S / N is higher than the limit S / N by X (dB) or more, the beam control unit 12 divides the antenna aperture plane into k: (1-k) based on the command of the aperture division control unit 18, Two split surfaces D₁, D₂Thus, independent transmission beams are formed. At this time, the dividing plane D corresponding to the coefficient k₁To the target where the target S / N higher than the limit S / N by X (dB) or more is obtained, and the other divided surface D corresponding to the coefficient (1-k)₂Aiming at other goals, and simultaneously detecting goals in different directions. As in the case of the second embodiment, the beam forming unit 20 forms two reception beams in the same direction as these two transmission beams by using the entire antenna opening surface.
[0065]
According to the present embodiment, the target S / N is higher than the limit S / N required to obtain the predetermined target detection probability Pd and the false alarm probability Pfa, and the difference is the division reference value X (dB). In the above case, the antenna aperture plane is divided into two according to the division reference value X (dB), and a transmission / reception beam is independently formed on each division plane. For this reason, radar resources can be effectively used.
[0066]
In particular, if the division reference value X (dB) is set to a value smaller than 6 dB, the antenna aperture plane can be divided even when the target S / N is not higher than the limit S / N by 6 dB or more. Further, two or more division reference values X (dB) are determined in advance, and the antenna aperture is divided according to the maximum division reference value X (dB) that is equal to or less than the difference between the target S / N and the limit S / N. You can also.
[0067]
Embodiment 4 FIG.
In the first to third embodiments, an example in which the antenna opening surface is divided into two parts has been described. On the other hand, in the fourth embodiment, a case where the antenna opening surface is divided into three or more will be described. The configuration of the radar apparatus is the same as that in FIG. 5 (Embodiment 2).
[0068]
Steps S401 to S409 in FIG. 9 are flowcharts showing an example of the operation of the radar apparatus according to Embodiment 4 of the present invention, and show other operations of the radar apparatus 2 in FIG. If this flowchart is compared with the flowchart (Embodiment 3) of FIG. 7, steps S405 and S406 are different.
[0069]
When the target detection unit 16 detects two or more targets in step S403, the target S / N calculation unit 17 calculates a target S / N for each detected target in step S404.
[0070]
The aperture division control unit 18 compares each target S / N obtained by the target S / N calculation unit 17 with a predetermined limit S / N (step S405). As a result, the target S / N is higher than the limit S / N, and the difference is the division reference value X_iWhen there is a target that is equal to or greater than (dB), the antenna aperture is divided, and in other cases, the antenna aperture is not divided. The division reference value X_i(DB) (i = 1, 2,...) Is a positive integer, and is determined in advance.
[0071]
When dividing the antenna aperture plane, the target S / N is smaller than the limit S / N, and the division reference value X_iThe number of divisions is determined according to the target number N higher than (dB) (N is a positive integer) (step S406). The division ratio at this time is determined according to the difference between each target S / N and the limit S / N. That is, the target S / N is higher than the S / N value, and the difference between them is the division reference value X_i(DB) If there are N or more targets, the division reference value X_iThe antenna aperture is divided (N + 1) by the division ratio corresponding to the value of (dB).
[0072]
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the division of the antenna aperture according to the fourth embodiment of the present invention, and shows the entire aperture of the array antenna 10R. In this embodiment, the antenna opening surface is k in terms of area ratio.₁: K₂: ...: k_N: (1-Σk_i), And each divided surface D₁, D₂, ..., D_{N + 1}The number of element antennas 10 constituting k is k₁: K₂: ...: k_N: (1-Σk_i).
[0073]
Target S / N is a division reference value X that is less than the limit S / N_iIf it is higher than (dB), the division factor k can be detected continuously after the antenna aperture is divided._iIs the division reference value X_iIt can obtain | require by following Formula (2) using.
[Expression 2]

[0074]
k₁~ K_NIf the sum of is less than 1, the antenna aperture is k₁: K₂: ...: k_N: (1-Σk_i) At a rate of N + 1, and the coefficient k₁~ K_NDivided planes D corresponding to₁~ D_NCan be used to continue to detect the same goal. K₁~ K_NIf the sum of the values exceeds 1, such division cannot be performed, so the division reference value X_iIs k for any N₁~ K_NIt is desirable to predetermine that the sum of the values does not exceed 1.
[0075]
The beam controller 12 determines that the target S / N is higher than the limit S / N, and the difference is the division reference value X_iWhen there are N targets as described above, the antenna aperture is set to k based on the command from the aperture division control unit 18.₁: K₂: ...: k_N: (1-Σk_i) At a rate of N + 1, and N + 1 divided planes D₁, D₂, ..., D_{N + 1}Thus, independent transmission beams are formed.
[0076]
At this time, the coefficient k_iDividing plane D corresponding to (i = 1, 2,..., N)_iCompared to the limit S / N, X_i(DB) A target S / N higher than the target is obtained and the coefficient (1-Σk_i) Corresponding to the split surface D_{N + 1}Are directed to other targets, and the target in the (N + 1) direction is detected at the same time. Note that the beam forming unit 20 forms (N + 1) received beams corresponding to each of these transmitted beams, as in the second embodiment. In other words, the reception beams are directed in the same direction as the transmission beam, and each reception beam is formed using the entire antenna opening surface.
[0077]
According to the present embodiment, the target S / N is higher than the limit S / N, and the difference is the division reference value X._iWhen (dB) or more targets are detected, the antenna aperture is divided according to the detected number of targets. Also, the division reference value X_iThe antenna aperture is divided by an area ratio corresponding to (dB). For this reason, it is possible to divide the antenna aperture plane into three or more, independently form transmission / reception beams on each division plane, and simultaneously detect targets in different directions, thereby effectively utilizing radar resources.
[0078]
In the present embodiment, the target S / N is smaller than the limit S / N, and the division reference value X_i(DB) If there are N targets that are higher than the above, an example in which the antenna aperture plane is divided into N + 1 has been described, but the present invention is not limited to such a case.
[0079]
For example, when two or more targets satisfying the above conditions are detected in the same direction, the target number and the target direction number do not match. In such a case, it is not necessary to direct the two divided surfaces in the same direction and form the same antenna beam. That is, it is desirable that the number of divisions of the antenna aperture surface is originally determined based on the number of target directions. For this reason, when the number of target directions in which targets satisfying the above conditions are detected is N, the antenna aperture may be divided into N + 1.
[0080]
Embodiment 5 FIG.
In the fourth embodiment, the example in which the antenna opening surface is divided into three or more according to the area ratio corresponding to the target S / N has been described. On the other hand, Embodiment 5 demonstrates the case where an antenna aperture surface is divided | segmented by the division | segmentation ratio based on the target distance.
[0081]
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a radar apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. If this radar apparatus 3 is compared with the radar apparatus 2 (Embodiment 2) of FIG. 5, it is different in that a tracking processing section 21 is provided instead of the target S / N calculation section 17.
[0082]
The tracking processing unit 21 is an arithmetic processing unit that performs tracking processing for the target detected by the target detection unit 16. The tracking process is a process of continuously tracking the same target by predicting the next detection position while collecting data such as the position, speed, and acceleration of the detection target.
[0083]
Steps S501 to S509 in FIG. 12 are flowcharts showing an example of the operation of the radar apparatus 3 in FIG. Compared with the flowchart of FIG. 9 (Embodiment 4), step S504 and step S505 are different.
[0084]
The tracking processing unit 21 performs a tracking process on the target detected by the target detection unit 16 (step S504). By this tracking process, the distance L from the radar device 3 to the target is obtained and output to the aperture division control unit 18.
[0085]
The aperture division control unit 18 uses the target distance L obtained by the tracking processing unit 21 as the target distance L first detected for the target.₀(Step S505). As a result, the radar apparatus 3 approaches and the target distance L is a_iL₀The antenna aperture plane is divided when the following tracking target is present, and the antenna aperture plane is not divided otherwise.
[0086]
Above a_i(I = 1, 2,...) Is a division reference value in the present embodiment, and is predetermined as a positive number less than 1. That is, this division reference value a_iIs the initial distance L for the same tracking target₀Is the ratio of the current distance L to 0 <a_i<1.
[0087]
When dividing the antenna aperture, the target distance L is a_iL₀The number of divisions is determined in accordance with the target number N (N is a positive integer) as follows (step S506). The division ratio at this time is the distance L at the initial detection.₀Is determined according to the ratio of the current target distance L to. That is, the target distance L is a_iL₀If there are N targets that are the following, the division reference value a_iThe antenna aperture plane is divided (N + 1) by the division ratio corresponding to the value of.
[0088]
The manner of dividing the antenna aperture is the same as in FIG. That is, the antenna opening surface is expressed by area ratio k₁: K₂: ...: k_N: (1-Σk_i) So that the entire surface of the antenna aperture is divided, and each divided surface D₁, D₂, ..., D_{N + 1}The number of element antennas 10 constituting k is k₁: K₂: ...: k_N: (1-Σk_i).
[0089]
Target distance L is a_iL₀If the following is true, the division factor k can be detected continuously after dividing the antenna aperture plane._iIs the division reference value a_iIt can obtain | require by following Formula (3) using.
[Equation 3]

[0090]
k₁~ K_NIf the sum of is less than 1, the antenna aperture is k₁: K₂: ...: k_N: (1-Σk_i) At a rate of N + 1, and the coefficient k₁~ K_NDivided planes D corresponding to₁~ D_NCan be used to continue to detect the same goal. K₁~ K_NIf the sum of the values exceeds 1, such division cannot be performed, so the division reference value a_iIs k for any N₁~ K_NIt is desirable to predetermine that the sum of the values does not exceed 1.
[0091]
The beam controller 12 determines that the target distance L is a_iL₀When there are N targets as follows, the antenna aperture surface is set to k based on the command of the aperture division control unit 18.₁: K₂: ...: k_N: (1-Σk_i) At a rate of N + 1, and N + 1 divided planes D₁, D₂, ..., D_{N + 1}Thus, independent transmission beams are formed.
[0092]
At this time, the coefficient k_iDividing plane D corresponding to (i = 1, 2,..., N)_iThe target distance L is a_iL₀The target is the following and the coefficient (1-Σk_i) Corresponding to the split surface D_{N + 1}Are directed to other targets, and the target in the (N + 1) direction is detected at the same time. As in the case of the fourth embodiment, the beam forming unit 20 forms (N + 1) received beams in the same direction as these transmitted beams using the entire surface of the antenna aperture.
[0093]
Here, the initial distance is L₀The tracking target was a distance a_iL₀When approaching to the division factor k by the above equation (3)_iThe reason for dividing the antenna aperture will be described.
[0094]
FIG. 13 is a diagram illustrating a relationship between a target distance and a target S / N when a tracking target is approaching the radar apparatus 3. L is the target distance when the target is first detected.₀, Target S / N (S / N)₀And Further, the target is a target distance L = a_iL₀Target S / N when approaching to (S / N)_iThen, (S / N)₀And (S / N)_iThe relationship of the following formula (4) is established.
[Expression 4]

[0095]
(S / N)₀Corresponds to a limit S / N required to obtain a predetermined detection probability Pd and false alarm probability Pfa. For this reason, (S / N)₀Against (S / N)_iIn order to correct the increment of the aperture by dividing the aperture plane, when performing DBF processing, the influence of the transmission peak power and the transmission antenna gain is taken into consideration, and the ratio of the aperture plane is set.
(A_i ⁴)^1/2It is necessary to. Therefore, the division factor k of the antenna aperture plane_iThe calculation formula is as shown in the above formula (3).
[0096]
According to the present embodiment, the initial detection distance L₀The ratio of the target distance L to the division reference value a_iWhen the following target is detected, the antenna aperture is divided according to the detected number of targets. Further, the division reference value a_iThe antenna aperture is divided by the area ratio according to the above. For this reason, it is possible to divide the antenna aperture plane into three or more, independently form transmission / reception beams on each division plane, and simultaneously detect targets in different directions, thereby effectively utilizing radar resources.
[0097]
In the fourth and fifth embodiments, the case where the division control of the antenna aperture plane is performed based on the target S / N or the target distance in the detection in the radar target search (search) has been described. In the target detection (tracking) based on the beam specifications, the same antenna aperture surface division control can be applied, and the same effect can be obtained. That is, by detecting targets in different directions at the same time, the data rate can be shortened, or more ranges can be searched at the same data rate, and radar resources can be used effectively.
[0098]
Embodiment 6 FIG.
In the fourth embodiment, the example in which the antenna aperture plane is divided at a ratio corresponding to the target S / N in the monostatic radar apparatus has been described. In contrast, in the present embodiment, a description will be given of a case where the antenna aperture plane is divided according to the target S / N in a bistatic radar system including a transmitting station and a receiving station.
[0099]
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration example of a radar apparatus according to Embodiment 6 of the present invention. This radar apparatus is a bistatic radar apparatus including a radar transmitter station 4 and a radar receiver station 5 installed at a distance. The radar transmission /

reception stations

4 and 5 are installed, for example, at positions separated by several km or more.
[0100]
The radar transmission station 4 includes an element antenna 10A, a transmission module 11A, a beam control unit 12, a power feeding unit 13A, an excitation unit 14, and an aperture division control unit 18. In the present embodiment, the aperture division control unit 18 of the radar transmission station 4 performs division control of the aperture plane of the array antenna 10RA based on the target S / N output from the radar reception station 5.
[0101]
The radar signal generated by the excitation unit 14 is fed to each element antenna 10A via the feeding unit 13A and the transmission module 11A. The element antenna 10 is an aerial line that radiates radar signals to space, and a large number of element antennas 10 are two-dimensionally arranged to constitute an array antenna 10RA. The transmission module 11A is a circuit that is provided for each of these element antennas 10A and performs transmission signal amplification and phase control. A number of transmission modules 11A perform phase control on the transmission signals of the corresponding element antennas 10A. Yes.
[0102]
The beam control unit 12 performs beam control of the array antenna 10RA by instructing the phase shift amount to each transmission module 11A. Further, based on a command from the aperture division control unit 18, the aperture surface of the array antenna 10RA is divided, and each division surface D is divided.₁, D₂A transmission beam is formed for each.
[0103]
The radar receiving station 5 includes an element antenna 10B, a receiving module 11B, a power feeding unit 13B, a receiving unit 15, a beam forming unit 20, a target detecting unit 16, and a target S / N calculating unit 17.
[0104]
The element antenna 10B is an antenna that receives an incoming radar signal, and a large number of element antennas 10B are two-dimensionally arranged to constitute an array antenna 10RB. The reception module 11B is a circuit that is provided for each of these element antennas 10B and performs amplification and phase adjustment of a reception signal. The radar reception signal received by the element antenna 10B is fed to each receiving unit 15 via the receiving module 11B and the feeding unit 13B and is subjected to reception processing.
[0105]
The beam forming unit 20 performs DBF processing on the signal after reception processing to form a reception beam. This beam formation is performed based on a command from the aperture division control unit 18 of the radar transmission station 4. The target detection unit 16 detects the target in the reception beam based on the signal obtained by the DBF processing, and the target S / N calculation unit 17 obtains the target S / N for each detected target, and transmits the radar. This is output to the aperture division control unit 18 of the station 4.
[0106]
The aperture division control unit 18 of the radar transmission station 4 divides the antenna aperture plane in the same manner as in the fourth embodiment. That is, the target S / N is higher than the limit S / N, and the difference is the division reference value X_iWhen there is a target that is equal to or greater than (dB), the antenna aperture is divided, and in other cases, the antenna aperture is not divided.
[0107]
Further, when the antenna aperture is divided, the target S / N is higher than the S / N value, and the difference between them is the division reference value X._i(DB) If there are N or more targets, the division reference value X_iThe antenna aperture is divided (N + 1) by the division ratio corresponding to the value of (dB).
[0108]
Based on the command from the aperture division control unit 18, the beam control unit 12 sets the aperture surface of the array antenna 10RA to k.₁: K₂: ...: k_N: (1-Σk_i) At a rate of N + 1, and N + 1 divided planes D₁, D₂, ..., D_{N + 1}Thus, independent transmission beams are formed. Where k_iX_iIs given by equation (2) using
[0109]
At this time, the coefficient k_iDividing plane D corresponding to (i = 1, 2,..., N)_iCompared to the limit S / N, X_i(DB) A target S / N higher than the target is obtained and the coefficient (1-Σk_i) Corresponding to the split surface D_{N + 1}Are directed to other targets, and the target in the (N + 1) direction is detected at the same time.
[0110]
On the other hand, the beam forming unit 20 of the radar receiving station 5 forms a reception beam in the same direction as each transmission beam using the entire opening surface of the array antenna 10RB based on a command from the aperture division control unit 18.
[0111]
According to the present embodiment, the antenna aperture plane division control similar to that of the fourth embodiment is applied to bistatic radar, and when performing search and tracking, the antenna aperture plane is divided according to the target S / N. It can be performed. Therefore, the radar resources of the bistatic radar can be effectively used.
[0112]
Embodiment 7 FIG.
In the fifth embodiment, the example in which the antenna aperture plane is divided according to the target distance in the monostatic radar apparatus has been described. On the other hand, in the present embodiment, a case will be described in which the antenna aperture plane is divided according to the target distance in a bistatic radar system including a transmitting station and a receiving station.
[0113]
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration example of a radar apparatus according to Embodiment 7 of the present invention. This radar apparatus is a bistatic radar apparatus including a radar transmitter station 4 and a radar receiver station 6 installed at a distance. The radar transmission /

reception stations

4 and 6 are usually installed at positions separated by several km or more.
[0114]
The radar transmission station 4 includes an element antenna 10A, a transmission module 11A, a beam control unit 12, a power feeding unit 13A, an excitation unit 14, and an aperture division control unit 18. In the present embodiment, the aperture division control unit 18 of the radar transmission station 4 performs division control of the aperture plane of the array antenna 10RA based on the target distance L output from the radar reception station 6.
[0115]
The radar receiving station 6 includes an element antenna 10B, a receiving module 11B, a power feeding unit 13B, a receiving unit 15, a beam forming unit 20, a target detecting unit 16, and a tracking processing unit 21. The tracking processing unit 21 obtains the target distance L detected by the target detection unit 16 and outputs it to the aperture division control unit 18 of the radar transmission station 4.
[0116]
The aperture division control unit 18 of the radar transmission station 4 divides the antenna aperture plane in the same manner as in the fifth embodiment. That is, the target distance L is a_iL₀The antenna aperture plane is divided when the following tracking target is present, and the antenna aperture plane is not divided otherwise. Where L₀Is the initial distance of detection of the target, a_iIs a division reference value.
[0117]
In addition, when the antenna opening surface is divided, the target distance L is a._iL₀If there are N targets that are the following, the division reference value a_iThe antenna aperture plane is divided (N + 1) by the division ratio corresponding to the value of.
[0118]
Based on the command from the aperture division control unit 18, the beam control unit 12 sets the aperture surface of the array antenna 10RA to k.₁: K₂: ...: k_N: (1-Σk_i) At a rate of N + 1, and N + 1 divided planes D₁, D₂, ..., D_{N + 1}Thus, independent transmission beams are formed. Where k_iIs a_iIs given by equation (3) using
[0119]
At this time, the coefficient k_iDividing plane D corresponding to (i = 1, 2,..., N)_iThe target distance L is a_iL₀The target is the following and the coefficient (1-Σk_i) Corresponding to the split surface D_{N + 1}Are directed to other targets, and the target in the (N + 1) direction is detected at the same time.
[0120]
On the other hand, the beam forming unit 20 of the radar receiving station 6 forms a reception beam in the same direction as each transmission beam using the entire opening surface of the array antenna 10RB based on a command from the aperture division control unit 18.
[0121]
According to the present embodiment, the antenna aperture plane division control similar to that of the fifth embodiment is applied to bistatic radar, and the antenna aperture plane is divided according to the target distance when performing search and tracking. be able to. Therefore, it is possible to effectively use the radar resources of the bistatic radar.
[0122]
【The invention's effect】
According to the present invention, by dividing the antenna aperture surface based on the radar reception signal, the radar resources necessary for continuously detecting the already detected target are secured for the target, while other Radar resources can be allocated to detection of other targets, and radar resources can be used effectively.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
2 is a block diagram showing a configuration example of a transmission / reception module 11 in FIG.
3 is a flowchart showing an example of the operation of the radar apparatus 1 of FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining division of an antenna opening surface;
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of a radar apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
6 is a flowchart showing an example of the operation of the radar apparatus 2 of FIG.
FIG. 7 is a flowchart showing an example of the operation of a radar apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining division of an antenna aperture according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing an example of the operation of a radar apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining division of an antenna aperture according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a radar apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
12 is a flowchart showing an example of the operation of the radar apparatus 3 of FIG.
13 is a diagram showing a relationship between a target distance and a target S / N when a tracking target is approaching the radar apparatus 3. FIG.
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration example of a radar apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration example of a radar apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1-3 Radar equipment
4 Radar transmitting station, 5, 6 Radar receiving station,
10R, 10RA, 10RB array antenna, 10 element antenna,
10R phased array antenna, 10, 10A, 10B element antenna,
11 transmission / reception module, 11A transmission module, 11B reception module,
12 beam control unit, 13, 13A, 13B feeding unit, 14 excitation unit,
15 receiver, 16 target detector, 17 target S / N calculator,
18 aperture division control unit, 20 beam forming unit, 21 tracking processing unit,
D₁, D₂, D_i, D_N  Dividing plane, L Current target distance,
L₀  Target distance at the beginning of detection, X, X_i  Division reference value, a_i  Split reference value,
k, k₁  Division factor

Claims

A radar having a large number of element antennas for transmitting and receiving radar signals, a large number of transmission / reception modules for performing phase control for each element antenna, and a beam control unit for controlling the amount of phase shift in each transmission / reception module and forming an antenna beam In the device
A target detection unit that detects a target based on a received signal, a target S / N calculation unit that calculates a target S / N for the detection target, and an aperture division control unit that divides the antenna aperture based on the target S / N; With
A radar apparatus, wherein the beam control unit forms an independent antenna beam for each division plane based on an instruction from an aperture division control unit, and directs any one of the antenna beams toward the detection target.

The aperture division control unit divides the antenna aperture plane into two equal parts when the target S / N is 9 dB or more higher than a predetermined limit S / N,
The beam control unit forms an independent transmission / reception beam for each division plane, and directs one antenna beam toward a detection target whose target S / N is 9 dB or more higher than a predetermined limit S / N. The radar apparatus according to claim 1.

A DBF process is performed, and a beam forming unit capable of forming two or more reception beams respectively using the entire antenna opening surface is provided.
The aperture division control unit divides the antenna aperture plane into two equal parts when the target S / N is 6 dB or more higher than a predetermined limit S / N,
The beam control unit forms an independent transmission beam for each division plane, and directs one transmission beam toward a target whose target S / N is 6 dB or more higher than a predetermined limit S / N. The radar apparatus according to claim 1.

When the target S / N is higher than the predetermined limit S / N and the difference is equal to or larger than the predetermined division reference value, the aperture division control unit sets the antenna aperture plane to 2 by the division ratio according to the division reference value. Split and
The beam control unit forms an independent transmission beam for each division plane, and one transmission is performed for a target whose target S / N is higher than a predetermined limit S / N and whose difference is equal to or greater than the division reference value. The radar apparatus according to claim 1, wherein the beam is directed.

The aperture division control unit, when the target S / N is higher than a predetermined limit S / N and there are two or more targets whose difference is equal to or greater than a predetermined division reference value, the number of divisions according to the target number Divide the antenna aperture with
The beam control unit forms an independent transmission beam for each division plane, and transmits to each target whose target S / N is higher than a predetermined limit S / N and whose difference is equal to or greater than a predetermined division reference value. The radar apparatus according to claim 1, wherein each beam is directed.

A radar having a large number of element antennas for transmitting and receiving radar signals, a large number of transmission / reception modules for performing phase control for each element antenna, and a beam control unit for controlling the amount of phase shift in each transmission / reception module and forming an antenna beam In the device
A target detection unit that detects a target based on a received signal, a tracking processing unit that performs a tracking process on the detection target to obtain a target distance of the tracking target, and an aperture division control unit that divides the antenna aperture based on the target distance And
The aperture division control unit divides the antenna aperture plane by the division ratio according to the division reference value when there is a tracking target in which the ratio of the current target distance to the initial target distance is equal to or less than a predetermined division reference value. And
The beam control unit forms an independent antenna beam for each division plane, and for each tracking target whose ratio of the current target distance to the original target distance is equal to or less than a predetermined division reference value, A radar device characterized by directing each of the two.

A DBF process includes a beam forming unit capable of forming two or more reception beams without dividing the antenna aperture,
The beam control unit forms an independent transmission beam for each division plane based on an instruction from the aperture division control unit,
The radar apparatus according to claim 6, wherein the beam forming unit forms a reception beam corresponding to each transmission beam.

In a bistatic type radar device comprising a radar transmitter station and a radar receiver station and having an aperture division control unit that divides an antenna aperture surface based on a target S / N,
A radar receiver that can form two or more received beams by DBF processing, a target detector that detects a target based on a received signal, and a target S / N that calculates a target S / N for the detected target A calculation unit,
A radar transmission station transmits a radar signal, a large number of element antennas, a large number of transmission modules that perform phase control for each element antenna, and a beam control unit that controls the amount of phase shift in each transmission module and forms a transmission beam And
The beam control unit forms an independent antenna beam for each division plane based on an instruction from the aperture division control unit, and directs one of the antenna beams to the detection target,
A radar apparatus, wherein the beam forming unit forms a reception beam corresponding to a transmission beam based on an instruction from an aperture division control unit.

In a bistatic type radar device comprising a radar transmitter station and a radar receiver station, and having an aperture division control unit that divides an antenna aperture surface based on a target distance,
A radar receiving station that can form two or more received beams by DBF processing, a target detecting unit that detects a target based on a received signal, and a tracking process for the detected target, and a distance to the tracking target And a tracking processing unit for obtaining
A radar transmission station transmits a radar signal, a large number of element antennas, a large number of transmission modules that perform phase control for each element antenna, and a beam control unit that controls the amount of phase shift in each transmission module and forms a transmission beam And
The beam control unit forms an independent antenna beam for each division plane based on an instruction of the aperture division control unit, and directs any one of the antenna beams to the tracking target,
A radar apparatus, wherein the beam forming unit forms a reception beam corresponding to a transmission beam based on an instruction from an aperture division control unit.

A transmission / reception step of transmitting / receiving a radar signal via an array antenna;
A target detection step for detecting a target based on the received signal;
A target S / N calculation step for calculating a target S / N for the detection target;
An aperture division control step of dividing the antenna aperture surface based on the target S / N;
An antenna aperture plane comprising: a beam control step of forming an independent antenna beam for each split plane divided by the aperture split control step and directing any one of the antenna beams to the detection target. How to split.

A transmission / reception step of transmitting / receiving a radar signal via an array antenna;
A target detection step for detecting a target based on the received signal;
A tracking process step for performing a tracking process on the detection target to obtain a target distance;
An aperture division control step for dividing the antenna aperture surface by a division ratio according to the division reference value when there is a tracking target in which the ratio of the current target distance to the target distance at the time of detection is equal to or less than a predetermined division reference value; ,
For each tracking target in which an independent antenna beam is formed for each split plane divided by the aperture splitting control step, and the ratio of the current target distance to the target distance at the initial detection is equal to or less than a predetermined split reference value And a beam control step for directing the antenna beams respectively.