JP4200877B2 - 移動目標検出レーダ試験装置 - Google Patents

Description

この発明は、移動目標検出レーダの機能を地上にて評価を行うための試験装置に関する。

航空機、人工衛星等の移動プラットフォームのレーダにおいて、搭載母機の移動方向に２つ以上の空中線を並べ、自機速度に応じて１つ目の空中線にて受信される信号と数パルス分経過した時の２つ目以降の空中線にて受信される信号が同じ位相になるように調整されると、それら受信信号の差分によりクラッタを抑圧し、移動目標を検出することができる（例えば、非特許文献１参照。）。この機能は、ＤＰＣＡ（Displaced Phase Center Antenna）またはＳＴＡＰ（Space Time Adaptive Processing）と呼ばれ、近年の航空機搭載用レーダ等に用いられている移動目標検出機能である。
上記のような移動目標検出レーダを試験する際、従来は飛行試験により実施するか、疑似データにより空中線を除いた状態で試験を実施するか、疑似信号発生装置からの空間注入により試験を実施する必要があった（例えば、特許文献１参照。）。

MERRILL SKOLNIK著「RADAR HANDBOOK SECOND EDITION」McGRAW-HILL、1990年、p16.8-p16.31 特開平１１-１６０４１８号公報

従来、移動目標検出機能を試験する場合、疑似データにより信号処理上の動作を確認することはできたが、空中線、受信機の特性を含めることはできなかった。また、疑似信号発生装置により信号を入力することで空中線の特性を含めた受信系について試験することはできたが、近年開発されている２つ以上の空中線を用いた移動目標検出機能を持つレーダに対しては、パルス毎に複数ある空中線を切替えて運用する場合があり、空中線の送信パターン、受信パターン及び空中線毎の反射波の位相を模擬することはできなかった。

以上の問題点を解決するために、２つ以上の空中線を用いた移動目標検出機能を持つレーダでパルス毎に複数ある空中線を切替えて運用する場合に対しても、空中線の送信パターン、受信パターン及び空中線毎の反射波の位相を模擬することができる試験装置を得ることを目的としている。

この発明の係るレーダ試験装置は、擬似目標の運動条件と供試レーダの運動条件を夫々設定する制御部と、上記制御部で設定された擬似目標の運動条件に基いて、上記供試レーダの送信パルスに対応して上記供試レーダが移動する移動幅を演算する供試レーダ運動計算部と、上記制御部で設定された目標の運動条件に基いて、上記供試レーダの送信パルスに対応して上記擬似目標の移動幅を演算する目標運動計算部と、上記供試レーダの空中線を保持するとともに、上記供試レーダ運動計算部で演算された移動幅に基いて、上記空中線を移動させるスキャナと、上記擬似目標を保持するとともに、上記目標運動計算部で演算された移動幅に対応する回転角に基いて、上記擬似目標を回転させる回転台とを備えたものである。

供試レーダの２つ以上の空中線をスキャナに取り付け、回転台の回転により移動した疑似目標からの反射波はドップラ周波数を持つため、移動目標の信号として模擬することができるので、実際に機体が移動しているのと同等に空中線の動きを模擬することができるようになり、空中線の送信パターン、受信パターン及び空中線毎の反射波の位相を模擬することができる。

実施の形態１．
図１は実施の形態１による移動目標検出レーダ試験装置による試験系統を示すものであり、１は送信機、２は送受切替器、３はスキャナ、４は空中線、５は回転台、６は疑似目標、７は受信機、８は信号処理部、９は表示部、１０は供試レーダ、１１は制御部、１２は機体運動計算部、１３は目標運動計算部である。

図１において、送信信号は送信機１から送受切替器２を介して、スキャナ３に取り付けられた空中線４に送られる。送信信号が空中線４から出力されると、回転台５上に取り付けられた疑似目標６から反射した信号が再び空中線４に入力される。

反射波信号は送受切替器２を介して受信機７に出力され、増幅、周波数変換等を実施した後、信号処理部８へ出力される。信号処理部８において移動目標検出処理を行った後、表示部９により結果が表示される。

ここで、送信機１、送受切替器２、空中線４、受信機７、信号処理器８及び表示部９は供試レーダ１０であり、これらは試験対象となるレーダにより変更してもよい。
ここで、制御部１１において試験を行うための疑似目標６の運動条件と空中線４の運動条件を設定し、機体運動計算部１２においてパルス毎にレーダが移動する距離を算出し、その距離に対応して移動幅分でスキャナ３を移動する。同様に、制御部１１において設定された試験条件により、目標運動計算部１３においてパルス毎に目標が移動する距離を算出し、疑似目標６を回転台５に設定し、回転台５の回転角を計算し、パルス毎に当該計算された回転角に対応して回転角分を回転する
このように構成された移動目標検出レーダ試験装置におけるスキャナ３及び回転台５の運用方法について図２により説明する。

図２はスキャナ及び回転台の運用状態を示す図であり、３〜６は図１の説明と同じものである。
複数の空中線４がスキャナ３に取り付いており、機体の移動と同等に移動させることができるため、目標と空中線との相対距離変化を模擬することができる。
また、移動目標を模擬するために、疑似目標６を回転台５に載せているため、目標の速度に応じて回転台５の回転角を制御することで目標の動きを模擬することができる。

機体の移動速度Ｖｐ（ｍ／ｓ）とした場合、パルス繰り返し周期（Pulse Repetition Interval：以下ＰＲＩ）を用い、機体の移動距離Ｘｐ（ｍ）は以下の式で計算される。

例えば、Ｖｐ＝１００（ｍ／ｓ）、ＰＲＩ＝１×１０^―３（ｓ）とした場合、Ｘｐ＝０．１（ｍ）となり、機体運動計算部１２からスキャナ３に設定する移動幅として、パルス毎に１０ｃｍ移動させることになる。
また、想定する目標の移動速度をＶｔ（ｍ／ｓ）とした場合、目標の移動距離Ｘｔ（ｍ）は以下の式で表される。

上記のように、複数の空中線４を搭載したスキャナ３を直線移動させることにより、実際に機体が移動しているのと同等に空中線の動きを模擬することができる。

図３は空中線からの送信波と疑似目標からの反射波を示す図であり、４、６は図１の説明と同じものである。
送受信ともレーダの構成品の空中線を用いるため、実際の環境に基づいた反射波を入力することができる。

図４は回転台の回転による疑似目標の移動を示す図であり、５は図１の説明と同じものである。
回転台５へ設定を行うためには、目標の動きを角度に変換する必要があり、図４に示すように回転台５の半径ｒ（ｍ）の位置に疑似目標６を搭載させたとすると、回転角度θ（ｄｅｇ）は以下の式により計算できる。

ここで、Ｘｔ＝５（ｍ）、ｒ＝０．５（ｍ）とすると、パルス毎に回転台５は設定された値θ＝０．５７（ｄｅｇ）ずつ回転する。

図５は回転台上の固定疑似目標の位置を示す図であり、１４は固定疑似目標であり、５、６は図１の説明と同じものである。
回転台５の回転により移動した疑似目標６からの反射波はドップラ周波数を持つため、移動目標の信号として模擬することができる。
また、固定疑似目標１４として、回転台５の中心に無指向性の疑似目標を載せることで、クラッタの反射波を模擬することができるため、クラッタ抑圧性能も同時に試験することができる。

実施の形態２．
図６は実施の形態２による航空機搭載用レーダ試験装置による試験系統を示すものである。
図６において、ＰＲＩ調整部１５は、供試レーダ１０に対しＰＲＩをｎ倍した値をＰＲＩとして設定し、機体運動計算部１２に対しＰＲＩをｎ倍した値をＰＲＩ、Ｖｐを１／ｎ倍した値をＶｐとして設定し、目標運動計算部１３に対しＰＲＩをｎ倍した値をＰＲＩ、Ｖｔを１／ｎ倍した値をＶｔとして設定する。ここに、ｎは任意の正数であり、あらかじめ設定しておく値である。

実施の形態２により、スキャナ３及び回転台５を動かす速度を１／ｎに調整できるため、設定速度範囲を小さくでき、構造が簡単になる。

この発明の第１の形態である移動目標検出レーダ試験装置の試験系統を示す図である。 スキャナ及び回転台の運用状態を示す図である。 空中線からの送信波と疑似目標からの反射波を示す図である。 回転台の回転による疑似目標の移動を示す図である。 回転台上の固定疑似目標の位置を示す図である。 この発明の第２の形態である移動目標検出レーダ試験装置の試験系統を示す図である。

符号の説明

１ 送信機、 ２ 送受切替器、 ３ スキャナ、 ４ 空中線、 ５ 回転台、 ６ 疑似目標、 ７ 受信機、 ８ 信号処理部、 ９ 表示部、 １０ 供試レーダ、 １１ 制御部、 １２ 機体運動計算部、 １３ 目標運動計算部、 １４ 固定疑似目標、 １５ ＰＲＩ調整部。

Claims (2)

1. 所定のパルス繰り返し周期で送信信号を出力するとともに疑似目標より反射された反射波信号を受信する２つ以上の空中線を有する供試レーダの運動条件と、上記疑似目標の運動条件とを夫々設定する制御部と、
   上記制御部で設定された供試レーダの運動条件に基いて、上記供試レーダの出力する送信信号のパルス繰り返し周期と供試レーダの移動速度より上記供試レーダが移動する移動幅を演算する機体運動計算部と、
   上記制御部で設定された疑似目標の運動条件に基いて、上記供試レーダの出力する送信信号のパルス繰り返し周期と疑似目標の移動速度より上記疑似目標の移動幅を演算する目標運動計算部と、
   上記供試レーダの空中線を保持するとともに、上記機体運動計算部で演算された移動幅に基いて、上記空中線を移動させるスキャナと、
   上記疑似目標を保持するとともに、上記目標運動計算部で演算された移動幅に対応する回転角に基いて、上記疑似目標を回転させる回転台と、
   を備えた移動目標検出レーダ試験装置。
2. 上記供試レーダに対しては上記パルス繰り返し周期のｎ倍（ｎは１以上の整数）を改めてパルス繰り返し周期として設定し、上記機体運動計算部に対しては上記パルス繰り返し周期のｎ倍を改めてパルス繰り返し周期として設定するとともに上記供試レーダの移動速度を１／ｎ倍に設定し、上記目標運動計算部に対しては上記パルス繰り返し周期のｎ倍をパルス繰り返し周期として設定するとともに上記疑似目標の移動速度を１／ｎ倍に設定するＰＲＩ調整部
   を備えることを特徴とする請求項１記載の移動目標検出レーダ試験装置。

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