JP4356662B2 - 分散ネットワーク・レーダ装置 - Google Patents

Description

この発明は、車載移動型捜索レーダにおいて、車載が可能な規模のレーダで大きい探知能力を得ることができる分散ネットワーク・レーダ装置に関する。

従来のレーダ装置においては、探知能力の拡大を目的に等価的にアンテナ開口の大きなレーダ装置を実現すべく、複数のレーダと、ネットワークを介して各レーダの送受信部を制御し、各レーダのアンテナを１素子とするアレイアンテナとして各レーダを動作させる総合送受信装置と、ネットワークを介して各レーダから受信信号が伝送され、各レーダのアンテナにおける受信信号を統合する受信統合装置を備えるように構成されていた。

ここで、各レーダの使用する周波数は同一であり、受信統合装置は、既知の各レーダの位置情報を用いて、各レーダの受信データに対する移相量を決定し、各受信信号を位相制御した後に合成する。目標の受信方向や距離の測定は、この合成データを用いて信号処理装置で決定されるようになっている。

複数のレーダを上記のように構成して１台の分散アレイレーダ装置として動作させているので、等価的に大口径のアンテナとして機能し、アンテナの開口が大きいほどビーム幅は細くなるため、探知精度や分解能の向上が実現されていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２７７５３３号公報（第４〜５頁、図１、図２）

ところで、各レーダの受信信号を位相制御した後に合成する際、各レーダの使用する電波の周波数が同一であることから、電波干渉計の原理に基づき、各レーダの周囲の地形環境に起因して目標からの反射信号が干渉の影響を受け、目標の移動に伴い常に安定したビデオ出力を得ることが困難という問題がある。

特許文献１に記載の分散アレイレーダ装置において、規模の大きな据付型のレーダを複数台ネットワークでつなぐ場合は、各レーダの設置された周囲の地形環境が基本的に固定されているため、周囲の地形環境を考慮した上で各受信信号を位相制御して合成してやれば、干渉の影響を抑制することができる。

一方、車載移動型捜索レーダにおいては、使用できるレーダは車載可能な規模に制約され、大きなレーダを使用して探知能力の拡大を図るという手段は採用できず、さらに、設置場所が探索の都度に移動するので各レーダの周囲の地形環境が変化する。

したがって、複数のレーダを用いて探知能力の拡大を図るためには、電波干渉の影響をその都度考慮するという莫大な作業が必要であるが、車載移動型であるがゆえに現実的ではなく、その結果、著しい電波干渉の影響を受けて、目標の方位、高度及び距離という位置情報を精度良く高分解能で得ることができないという課題があった。

この発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、車載移動型捜索レーダのように、使用できるレーダの規模に制約があり、設置場所が探索の都度に移動するために各レーダの周囲の地形環境が変化する場合であっても、電波干渉の影響をその都度考慮するという莫大な作業を行わずして、複数のレーダを用いて探知能力の拡大を図ることを目的とする。

この発明に係る分散ネットワーク・レーダ装置は、２以上のレーダが相互にネットワーク連接され、前記各レーダ間の送受信同期のために送受信同期部で制御され、前記各レーダ毎に設置された送信部から互いに相異なる周波数チャンネルの電波が目標に向かってアンテナを介して放射され、前記目標で反射された前記各送信信号が前記各アンテナを介して受信部で受信され、前記各受信部で受信された受信信号の電力振幅が前記各周波数チャンネル分設けられた電力振幅検出器で検出されるとともに電力振幅信号として出力され、前記各周波数チャンネル分の前記各電力振幅信号が第１のビデオ積分器でビデオ積分されて第１のビデオ信号として出力され、前記各周波数チャンネル分の前記各第１のビデオ信号が第２のビデオ積分器でビデオ積分されて第２のビデオ信号として出力されるようにした。

この発明に係る分散ネットワーク・レーダ装置は、上記のように構成されているので、２以上のレーダで受信される、全ての前記各レーダから放射され目標で反射された電波を用いて目標を捜索するにも関わらず、その電波の周波数チャンネルが互いに相異なっていることから、例えば車載移動型捜索レーダのように、各レーダの設置場所が探索の都度に移動して、前記各レーダの設置された周囲の地形環境が変化しても、電波干渉の原理に基づく電波干渉の影響を受けることが無いので、例えば特許文献１に記載の分散アレイレーダ装置を車載移動型捜索レーダに適用した場合とは異なり、地形環境の変化に起因した干渉の影響を考慮するという現実的では無い作業を行わずして、目標の方位、高度及び距離という位置情報を精度良く高分解能を保ちつつ、目標の探知能力の拡大を図ることができる。

以下この発明を、その実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。なお実施の形態１では、この発明に係る分散ネットワーク・レーダ装置のレーダとしてアンテナがモノパルス測角方式反射鏡アンテナの場合を例にとり説明する。
実施の形態１．

図１は、この発明に係る分散ネットワーク・レーダ装置の実施の形態１の一例を示す系統図である。車両に搭載されたレーダ１と数十ｍ程度以内の範囲に停車した別の車両に搭載されたレーダ２とを使用して、例えば航空機等の目標３を捜索する場合を例に説明する。

レーダ１において、周波数ｆ１で変調された送信信号がｆ１送信部１−１で生成され、送受信切換器１−２を通って、モノパルス測角方式反射鏡アンテナ１−３から、駆動制御部１−４により捜索領域を走査すべく指向方向を制御されて、周波数ｆ１の捜索電波１−５として空中に放射される。

一方、レーダ２において、周波数ｆ２で変調された送信信号がｆ２送信部２−１で生成され、送受信切換器２−２を通って、モノパルス測角方式反射鏡アンテナ２−３から、駆動制御部２−４により捜索領域を走査すべく指向方向を制御されて、周波数ｆ２の捜索電波２−５として空中に放射される。

図２に、モノパルス測角方式反射鏡アンテナの一例として、４ホーンモノパルス測角方式カセグレン型アンテナの概略構成図を示す。以下では、このアンテナの場合を例にとり図１と図２を用いて説明するものとする。

さて、レーダ１において、周波数ｆ１の捜索電波１−５及び周波数ｆ２の捜索電波２−５が航空機等の目標３で反射されて生じる周波数ｆ１及び周波数ｆ２の両方を含んだ反射電波１−６は、モノパルス測角方式反射鏡アンテナ１−３の図２に示した主反射鏡４と副反射鏡５で反射収束されて、４個のホーンからなるホーンアンテナ６で効率良く受信される。各ホーンに対応した４個の受信信号は、送受信切換器１−２を通って、低雑音増幅器１−７で増幅される。

なお、送受切換器１−２、モノパルス測角方式反射鏡アンテナ１−３、低雑音増幅器１−７は、通常、レーダ１の所要の全送受信帯域をカバーするだけの広帯域特性を有するものである。

低雑音増幅器１−７から出力された４個の受信信号の各々に対して、周波数がｆ１の信号が分離選択されてｆ１受信部１−８ａで復調される。復調された４個のｆ１受信信号１−９ａは、ｆ１電力振幅検出器１−１０ａで電力振幅が検出され、４個のｆ１電力振幅信号１−１１ａとなって出力される。同様に、低雑音増幅器１−７から出力された４個の受信信号の各々に対して、周波数がｆ２の信号が分離選択されてｆ２受信部１−８ｂで復調される。復調された４個のｆ２受信信号１−９ｂは、ｆ２電力振幅検出器１−１０ｂで電力振幅が検出され、４個のｆ２電力振幅信号１−１１ｂとして出力される。

４個のｆ１電力振幅信号１−１１ａと４個のｆ２電力振幅信号１−１１ｂは、第１のビデオ積分器１−１２に入力され、ビデオ積分が行われて、１個の第１のビデオ信号１−１３として出力される。

目標の方位及び高度を得るための仰角の情報に関しては、駆動制御部１−４から出力される指向方向信号１−１４とｆ１受信部１−８ａから出力される４個のｆ１受信信号１−９ａがｆ１モノパルス測角演算器１−１５ａに入力されて、モノパルス測角方式において周知のように、方位と仰角についてそれぞれ１個ずつのｆ１測角値信号１−１６ａとして出力されるとともに、同様に、駆動制御部１−４から出力される指向方向信号１−１４とｆ２受信部１−８ｂから出力される４個のｆ２受信信号１−９ｂがｆ２モノパルス測角演算器１−１５ｂに入力されて、方位と仰角についてそれぞれ１個ずつのｆ２測角値信号１−１６ｂとして出力される。

さらに、ｆ１測角値信号１−１６ａとｆ２測角値信号１−１６ｂは、第１の平均演算器１−１７に入力され、角度の平均演算が行われて、方位と仰角についてそれぞれ１個ずつの第１の角度信号１−１８として出力される。

次に、レーダ２において、周波数ｆ１の捜索電波１−５及び周波数ｆ２の捜索電波２−５が目標３で反射されて生じる周波数ｆ１及び周波数ｆ２の両方を含んだ反射電波２−６は、モノパルス測角方式反射鏡アンテナ２−３の図２に示した４個のホーンからなるホーンアンテナ６で受信される。各ホーンに対応した４個の受信信号は、送受信切替器２−２を通って、低雑音増幅器２−７で増幅される。

なお、レーダ１の場合と同様に、送受切替器２−２、モノパルス測角方式反射鏡アンテナ２−３、低雑音増幅器２−７は、通常、レーダ２の所要の全送受信帯域をカバーするだけの広帯域特性を有するものである。

低雑音増幅器２−７から出力された４個の受信信号の各々に対して、周波数がｆ１の信号が分離選択されてｆ１受信部２−８ａで復調される。復調された４個のｆ１受信信号２−９ａは、ｆ１電力振幅検出器２−１０ａで電力振幅が検出され、４個のｆ１電力振幅信号２−１１ａとなって出力される。同様に、低雑音増幅器２−７から出力された４個の受信信号の各々に対して、周波数がｆ２の信号が分離選択されてｆ２受信部２−８ｂで復調される。復調された４個のｆ２受信信号２−９ｂは、ｆ２電力振幅検出器２−１０ｂで電力振幅が検出され、４個のｆ２電力振幅信号２−１１ｂとして出力される。

４個のｆ１電力振幅信号２−１１ａと４個のｆ２電力振幅信号２−１１ｂは、第１のビデオ積分器２−１２に入力され、ビデオ積分が行われて、１個の第１のビデオ信号２−１３として出力される。

次に、目標の方位及び高度を得るための仰角の情報に関しては、駆動制御部２−４から出力される指向方向信号２−１４とｆ１受信部２−８ａから出力される４個のｆ１受信信号２−９ａがｆ１モノパルス測角演算器２−１５ａに入力されて、方位と仰角についてそれぞれ１個ずつのｆ１測角値信号２−１６ａとして出力されるとともに、同様に、駆動制御部２−４から出力される指向方向信号２−１４とｆ２受信部２−８ｂから出力される４個のｆ２受信信号２−９ｂがｆ２モノパルス測角演算器２−１５ｂに入力されて、方位と仰角についてそれぞれ１個ずつのｆ２測角値信号２−１６ｂとして出力される。

さらに、ｆ１測角値信号２−１６ａとｆ２測角値信号２−１６ｂは、第１の平均演算器２−１７に入力され、角度の平均演算が行われて、方位と仰角についてそれぞれ１個ずつの第１の角度信号２−１８として出力される。

なお、レーダ１とレーダ２間の送受信タイミングの同期、レーダ１の送受信周波数ｆ１及びレーダ２の送受信周波数ｆ２の同期、レーダ１から放射される捜索電波１−５とレーダ２から放射される捜索電波２−５の指向方向の同期、レーダ１で受信される反射電波１−６とレーダ２で受信される反射電波２−６の指向方向の同期等、両レーダが一体的連携動作を可能とするように、送受信同期部７−１が両レーダの同期制御を行っている。このような同期制御により、同一目標からのｆ１電力振幅信号、ｆ２電力振幅信号、ｆ１測角値信号、及びｆ２測角値信号は実質的に同一時刻に出力される。なお、通常、捜索に使用するレーダの受信パルス幅は数μ秒（数百ｍ相当）のオーダであるから、レーダ１とレーダ２の離隔距離を数十ｍ以内としているので、離隔による受信信号の到来時間差は無視できる。

レーダ１の第１のビデオ積分器１−１２から出力された第１のビデオ信号１−１３とレーダ２の第１のビデオ積分器２−１２から出力された第１のビデオ信号２−１３は、第２のビデオ積分器７−２に入力され、ビデオ積分が行われて、第２のビデオ信号７−３として出力される。

また、レーダ１の第１の平均演算器１−１７から出力された第１の角度信号１−１８とレーダ２の第１の平均演算器２−１８から出力された第１の角度信号２−１８は、第２の平均演算器７−４に入力され、角度の平均演算が行われて、第２の角度信号７−５として出力される。

第２のビデオ信号７−３から目標の距離情報を得ることができ、第２の角度信号７−５から目標の方位及び仰角を得ることができる。さらに、仰角と距離の情報から高度が算出できる。

ところで、上記では、ビデオ積分器として、レーダ１の第１のビデオ積分器１−１２、レーダ２の第１のビデオ積分器２−１２、及びレーダ１とレーダ２間のビデオ積分を行う第２のビデオ積分器７−２を示したが、通常、ビデオ積分器とは、複数のビデオ信号サンプルの積分を行うもので、大別して、単純な加算を行い加算後の振幅情報を出力する加算方式のものと、各サンプルを閾値検出により２値化（１［有り］又は０［無し］）し、全サンプル中の規定サンプル数以上有りの場合に信号”有り”とするバイナリ積分方式（２値化により振幅情報は失われるがデータサイズが小さくなるのでデータ処理の負荷が小さい）のものがある。

上記のビデオ積分器１−１２及びビデオ積分器２−１２は、加算方式、バイナリ積分方式のいずれでも良いが、両者は同じ方式のものを使用する必要がある。さらに、第１のビデオ積分器１−１２及び第１のビデオ積分器２−１２が加算方式の場合は、第２のビデオ積分器７−２は加算方式、バイナリ積分方式のいずれでも良いが、第１のビデオ積分器１−１２及び第１のビデオ積分器２−１２がバイナリ積分方式の場合は、それらのｆ１電力振幅信号及びｆ２電力振幅信号は振幅の有無だけでその大きさに関する振幅情報が失われているので、第２のビデオ積分器７−２は必ずバイナリ積分方式を使用する必要がある。

図３は、送受信タイミング同期及び加算方式のビデオ積分器を用いた場合のＳ／Ｎ改善の状況を説明する信号波形図である。

図３において、レーダ１のｆ１送信波形（Ａ）とレーダ２のｆ２送信波形（Ｄ）は時間軸で同期しており、レーダ１のｆ１電力振幅信号（Ｂ）及びｆ２電力振幅信号（Ｃ）、さらに、レーダ２のｆ１電力振幅信号（Ｅ）及びｆ２電力振幅信号（Ｆ）は、いずれも同じ時間に出力され、レーダ１及びレーダ２と目標３とが同じ距離に位置するとみなせることを意味している。なお、既に説明した通り、両レーダの捜索電波は同一方向を指向するように同期制御が行われている。また、各電力振幅信号は既に説明した通り、４個のホーンに対応して４個の信号から成っており、都合１６個の信号をビデオ積分していることとなる。

したがって、第１のビデオ積分器１−１２、第１のビデオ積分器２−１２、及び第２のビデオ積分器７−２で、以上１６個のランダム無相関の雑音成分を含む信号をビデオ積分することで、１６の２乗根である概ね４倍のＳ／Ｎ改善が行われ、図３の第２のビデオ信号（Ｇ）の波形のように、Ｓ／Ｎ改善が得られ、その結果、目標の距離に関する探知能力の拡大を図ることが可能となる。

次に、方位及び仰角の角度情報に関して、図４は、平均演算処理による測角精度改善の状況を説明する角度ばらつきの分布図である。

図４において、レーダ１のｆ１測角値信号（Ａ）及びｆ２測角値信号（Ｂ）、レーダ２のｆ１測角値信号（Ｃ）及びｆ２測角値信号（Ｄ）は、正規分布をした角度ばらつきを有している想定できるが、そのばらつきの程度は同じ受信信号に基づくものであるから、いずれも標準偏差がσ_０と同じばらつきを有するものである。方位と仰角の各々に対してこれら４個の測角値信号をもとに、第１の平均演算器１−１７、第１の平均演算器２−１７、及び第２の平均演算器７−４で平均演算を行うことで、方位と仰角の各々における角度ばらつきσは４の２乗根分の１である概ねσ_０の２分の１に低減され、第２の角度信号（Ｅ）に示されるように、測角精度の改善が得られ、目標の方位及び高度に関する探知能力の拡大を図ることが可能となる。

以上のように、実施の形態１では、２台のレーダを相互にネットワーク連接し、前記各レーダ間の送受信同期のために送受信同期部で両レーダを制御し、前記各レーダ毎に設置された送信部から互いに相異なる２つの周波数チャンネルの電波を目標に向かって各モノパルス測角方式カセグレン型アンテナを介して空中に放射し、目標で反射された前記各送信信号をそれぞれに前記アンテナを介して受信し、その受信信号を各周波数チャンネル分設けられた電力振幅検出器で検出し、前記各周波数チャンネル分の第１のビデオ積分器でビデオ積分されて第１のビデオ信号として出力され、前記各周波数チャンネル分の前記各第１のビデオ信号が第２のビデオ積分器でビデオ積分されるとともに、前記アンテナの指向方向を制御する駆動制御部から出力される指向方向信号と前記受信信号に基づいて各周波数チャンネル分のモノパルス測角演算器で測角され、前記各周波数チャンネル分の第１の平均演算器で平均されて第１の角度信号として出力され、前記各周波数チャンネル分の前記各第１の角度信号が第２の平均演算器で平均されるようにしたので、第２のビデオ信号のＳ／Ｎ改善と第２の角度信号の測角精度改善が実現され、目標の距離に関する探知能力と目標の方位及び高度に関する探知能力の拡大を図ることができた。

上記では、この発明に係る分散ネットワーク・レーダ装置のアンテナがカセグレン型アンテナの場合を一例に説明したが、通常のパラボラアンテナやオフセット型パラボラアンテナのような反射鏡アンテナであっても、モノパルス測角方式に対応したものであれば良いのは言うまでも無い。

また、上記では、車両に搭載されたレーダ１とレーダ２の２台のレーダから構成された分散ネットワーク・レーダ装置について説明したが、レーダの台数がさらに多い場合については、いっそうの探索能力の向上を図ることが可能となる。

実施の形態２．
実施の形態１の分散ネットワーク・レーダ装置の例では、アンテナとして反射鏡アンテナの場合を説明したが、アンテナとしてアクティブフェーズドアレイアンテナを使用しても良い。

図５は、アンテナがアクティブフェーズドアレイアンテナの場合のこの発明に係る分散ネットワーク・レーダ装置の実施の形態２の一例を示す系統図で、図１と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。

レーダ１において、周波数ｆ１で変調された送信信号がｆ１送信部１−１で生成され、送受信切替器１−２を通って、アクティブフェーズドアレイアンテナ１−１９から、移相器制御部１−２０により捜索領域を走査すべく指向方向を制御されて、周波数ｆ１の捜索電波１−５として空中に放射される。

一方、レーダ２において、周波数ｆ２で変調された送信信号がｆ２送信部２−１で生成され、送受信切替器２−２を通って、アクティブフェーズドアレイアンテナ２−１９から、移相器制御部２−２０により捜索領域を走査すべく指向方向を制御されて、周波数ｆ２の捜索電波２−５として空中に放射される。

次に、レーダ１において、周波数ｆ１の捜索電波１−５及び周波数ｆ２の捜索電波２−５が目標で反射されて生じる周波数ｆ１及び周波数ｆ２の両方を含んだ反射電波１−６は、アクティブフェーズドアレイアンテナ１−１９で受信され、送受信器切替器１−２を通って、低雑音増幅器１−７で増幅される。以下の動作は、図１で説明した場合と同様である。

次に、レーダ２において、周波数ｆ１の捜索電波１−５及び周波数ｆ２の捜索電波２−５が前記目標で反射されて生じる周波数ｆ１及び周波数ｆ２の両方を含んだ反射電波２−６は、アクティブフェーズドアレイアンテナ２−３で受信され、送受信切替器２−２を通って、低雑音増幅器２−７で増幅される。レーダ１と同様、以下の動作は、図１で説明した場合と同様である。

アクティブフェーズドアレイアンテナを使用すると、指向方向が機械的に駆動制御されるアンテナに比べて、機械部品が無い分故障に対する信頼性が高く、また、車両の屋根部分を利用してコンパクトに搭載できるという利点がある。

実施の形態３．
実施の形態１及び実施の形態２では、アンテナがモノパルス測角方式に対応している場合を説明したが、アンテナとしてビーム・スプリット測角方式反射鏡アンテナを使用しても良い。

図６は、アンテナがビーム・スプリット測角方式反射鏡アンテナの場合のこの発明に係る分散ネットワーク・レーダ装置の実施の形態３の一例を示す系統図で、図１と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。

実施の形態１及び実施の形態２の場合は、モノパルス測角方式反射鏡アンテナの４個のホーンで受信された４個の受信信号が、それぞれに送受信切替器を通って低雑音増幅器で増幅される。次に、周波数がｆ１の信号がｆ１受信部並びにｆ１電力振幅検出器で、周波数がｆ２の信号がｆ２受信部並びにｆ２電力振幅検出器で、それぞれ復調と振幅検出が行われ、４個のｆ１電力振幅信号と４個のｆ２電力振幅信号となる。しかし、ビーム・スプリット測角方式の場合は、アンテナのホーンの数は１個であり、ｆ１ビデオ信号とｆ２ビデオ信号のいずれも各々１個ずつとなっている。

図６のレーダ１において、ｆ１電力振幅検出器１−１０ａから出力された１個のｆ１電力振幅信号１−２２ａとｆ２電力振幅検出器１−１０ｂから出力された１個のｆ２電力振幅信号１−２２ｂは、第１のビデオ積分器に相当するここではバイナリ積分器１−２３に入力され、バイナリ積分方式のビデオ積分が行われて、第１のビデオ信号に相当する１個の第１のバイナリビデオ信号１−２４として出力される。

目標の方位及び高度を得るための仰角の情報に関しては、駆動制御部１−４から出力される指向方向信号１−１４とｆ１電力振幅検出器１−１０ａから出力された１個のｆ１ビデオ信号１−２２ａがｆ１ビーム・スプリット測角演算器１−２５ａに入力されて、方位と仰角についてそれぞれ１個ずつのｆ１測角値信号１−１６ａとして出力されるとともに、同様に、駆動制御部１−４から出力される指向方向信号１−１４とｆ１電力振幅検出器１−１０ｂから出力された１個のｆ１電力振幅信号１−２２ｂがｆ２ビーム・スプリット測角演算器１−２５ｂに入力されて、方位と仰角についてそれぞれ１個ずつのｆ２測角値信号１−１６ｂとして出力される。

さらに、ｆ１測角値信号１−１６ａとｆ２測角値信号１−１６ｂが第１の平均演算器１−１７に入力され、角度の平均演算が行われて、方位と仰角についてそれぞれ１個ずつの第１の角度信号１−１８として出力されるのは、実施の形態１に係る図１の場合と同様である。

同様に、図６のレーダ２においても、バイナリ積分器２−２３から第１のビデオ信号に相当する１個の第１のバイナリビデオ信号２−２４が出力される。

また、目標の方位及び高度を得るための仰角の情報に関しても、レーダ１と同様に、第１の平均演算器２−１７から、方位と仰角についてそれぞれ１個ずつの第１の角度信号２−１８が出力される。

次に、レーダ１のバイナリ積分器１−２３から出力された第１のバイナリビデオ信号１−２３とレーダ２のバイナリ積分器２−２３から出力された第１のバイナリビデオ信号２−２３は、第２のビデオ積分器に相当するバイナリ積分器７−６に入力され、バイナリ積分方式のビデオ積分が行われて、第２のビデオ信号７−３として出力される。

また、レーダ１の第１の平均演算器１−１７から出力された第１の角度信号１−１８とレーダ２の第１の平均演算器２−１８から出力された第１の角度信号２−１８が第２の平均演算器７−４に入力され、角度の平均演算が行われて、第２の角度信号７−５として出力されるのは、実施の形態１に係る図１の場合と同様である。

以上により、第２のビデオ信号７−３から目標の距離情報を得ることができ、第２の角度信号７−５から目標の方位及び仰角を、さらに、仰角と距離の情報から高度を得ることができる。

ところで、上記では、第１のビデオ積分器及び第２のビデオ積分器としてデータ処理の負荷が小さく高速で処理でき小型化の容易なバイナリ積分器の場合を説明したが、第１のビデオ積分器として加算式のビデオ積分器である加算式積分器を用いても良いのは言うまでも無い。

また、第１のビデオ積分器としてバイナリ積分器を使用した場合、第のビデオ積分器も必ずバイナリ積分器を使用する必要があるのは、実施の形態１の場合と同様である。

以上のように、実施の形態３では、アンテナとしてビーム・スプリット測角方式反射鏡アンテナを使用したので、目標の探知能力の点では実施の形態１や実施の形態２の場合には及ばないが、処理すべき受信信号が少なくて良いため、高速データ処理ができ、かつ、小型で車両に搭載しやすい分散ネットワーク・レーダ装置を実現できるという利点がある。

実施の形態４．
実施の形態３に係る分散ネットワーク・レーダ装置においては、目標の方位及び高度を得るための仰角の情報を得るために、各周波数チャンネル毎に、ビデオ信号と指向方向信号を
入力とするビーム・スプリット測角演算器を使用する場合を示したが、入力として、第１のビデオ積分器から出力される第１のビデオ信号を追加した限定式ビーム・スプリット測角演算器を使用しても良い。

第１のビデオ信号を追加することによって、捜索すべき領域を限定することが可能となるので、ビーム・スプリット測角演算器の処理負荷が大幅に軽減でき、高速データ処理及び小型化を図ることが可能となる。

図７は、測角演算器として、限定式ビーム・スプリット測角演算器を使用した場合のこの発明に係る分散ネットワーク・レーダ装置の実施の形態４の一例を示す系統図で、図６と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。

図７のレーダ１において、駆動制御部１−４から出力される指向方向信号１−１４とｆ１電力振幅検出器１−１０ａから出力された１個のｆ１電力振幅信号１−２２ａに加えて、第１のビデオ積分器に相当するバイナリ積分器１−２３から出力された第１のビデオ信号に相当する第１のバイナリビデオ信号１−２４が限定式ｆ１ビーム・スプリット測角演算器１−２６ａに入力されて、方位と仰角についてそれぞれ１個ずつのｆ１測角値信号１−１６ａとして出力されるとともに、同様に、駆動制御部１−４から出力される指向方向信号１−１４とｆ２電力振幅検出器１−１０ｂから出力された１個のｆ２電力振幅信号１−２２ｂに加えて、第１のビデオ積分器に相当するバイナリ積分器１−２３から出力された第１のビデオ信号に相当する第１のバイナリビデオ信号１−２４が限定式ｆ２ビーム・スプリット測角演算器１−２６ｂに入力されて、方位と仰角についてそれぞれ１個ずつのｆ２測角値信号１−１６ｂとして出力される。

図７のレーダ２においても、同様に、限定式ｆ１ビーム・スプリット測角演算器２−２６ａ及び限定的ｆ２ビーム・スプリット測角演算器２−２６ｂの入力として第１のバイナリビデオ信号２−２４が追加される。

この際、レーダ１においては第１のバイナリビデオ信号１−２４に基づいて、また、レーダ２においては第１のバイナリビデオ信号２−２４に基づいて、捜索すべき方位及び仰角の範囲を限定することができるので、捜索領域全体に対して測角する必要が無く、処理負荷を極めて小さくすることができるという利点がある。

上記では、第１のビデオ積分器として、バイナリ積分器の場合を説明したが、捜索すべき方位及び仰角の範囲を限定することができれば良いので、加算式積分器を使用しても良いのは言うまでも無い。

実施の形態５．
実施の形態３及び実施の形態４に係る分散ネットワーク・レーダ装置においては、目標の方位及び高度を得るための仰角の情報を得るために、各周波数チャンネル毎に、電力振幅信号と指向方向信号を入力として用いるが、第１のビデオ積分器として加算式積分器を使用し、指向方向信号と加算式ビデオ信号のみから測角するようにしても良い。

各周波数チャンネル毎に測角演算器を設ける必要が無く、その結果、第１の平均演算器が不要となり、さらに、処理すべきデータ量が減るため、分散ネットワーク・レーダ装置の構成が簡素化され、小型化及び高速処理化が図れるという利点がある。

図８は、測角演算器として、指向方向信号と加算式ビデオ信号のみを入力とするビーム・スプリット測角演算器を使用した場合のこの発明に係る分散ネットワーク・レーダ装置の実施の形態５の一例を示す系統図で、図６と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。

図８のレーダ１において、駆動制御部１−４から出力される指向方向信号１−１４と第１のビデオ積分器に相当する加算式積分器１−２７から出力された加算式ビデオ信号１−２８がビーム・スプリット測角演算器１−２９に入力されて、方位と仰角についてそれぞれ１個ずつの第１の角度信号１−１８として出力される。

図８のレーダ２においても、同様に、駆動制御部２−４から出力される指向方向信号２−１４と加算式積分器２−２７から出力された加算式ビデオ信号２−２８がビーム・スプリット測角演算器２−２９に入力されて、方位と仰角についてそれぞれ１個ずつの第１の角度信号２−１８として出力される。

次に、レーダ１の加算式積分器１−２７から出力された加算式ビデオ信号１−２８とレーダ２の加算式積分器２−２７から出力された加算式ビデオ信号２−２８は、ビデオ積分器７−７に入力され、ビデオ積分が行われて、ビデオ信号７−８として出力される。

また、レーダ１のビーム・スプリット測角演算器１−２９から出力された第１の角度信号１−１８とレーダ２のビーム・スプリット測角演算器２−２９から出力された第１の角度信号２−１８が平均演算器７−９に入力され、角度の平均演算が行われて、第２の角度信号７−１０として出力される。

以上のように、指向方向信号と加算式ビデオ信号のみから測角するようにしたので、分散ネットワーク・レーダ装置の構成が簡素化され、捜索の高速化が図れると同時に、車両に搭載する上で重要な小型化を図ることができる。

この発明に係る分散ネットワーク・レーダ装置の実施の形態１の一例を示す系統図である。 ４ホーンモノパルス測角方式カセグレン型アンテナの概略構成図である。 Ｓ／Ｎ改善の状況を説明する信号波形図である。 測角精度改善の情況を説明する角度ばらつきの分布図である。 アクティブフェーズドアレイアンテナの場合のこの発明に係る分散ネットワーク・レーダ装置の実施の形態２の一例を示す系統図である。 ビーム・スプリット測角方式反射鏡アンテナの場合のこの発明に係る分散ネットワーク・レーダ装置の実施の形態３の一例を示す系統図である。 限定式ビーム・スプリット測角演算器を使用した場合のこの発明に係る分散ネットワーク・レーダ装置の実施の形態４の一例を示す系統図である。 ビーム・スプリット測角演算器を使用した場合のこの発明に係る分散ネットワーク・レーダ装置の実施の形態５の一例を示す系統図である。

符号の説明

１ レーダ
１−１ ｆ１送信部
１−３ モノパルス測角方式反射鏡アンテナ
１−８ａ ｆ１受信部
１−８ｂ ｆ２受信部
１−１０ａ ｆ１電力振幅検出器
１−１０ｂ ｆ２電力振幅検出器
１−１１ａ ｆ１電力振幅信号
１−１１ｂ ｆ２電力振幅信号
１−１２ 第１のビデオ積分器
１−１３ 第１のビデオ信号
２ レーダ
２−１ ｆ２送信部
２−３ モノパルス測角方式反射鏡アンテナ
２−８ａ ｆ１受信部
２−８ｂ ｆ２受信部
２−１０ａ ｆ１電力振幅検出器
２−１０ｂ ｆ２電力振幅検出器
２−１１ａ ｆ１電力振幅信号
２−１１ｂ ｆ２電力振幅信号
２−１２ 第１のビデオ積分器
２−１３ 第１のビデオ信号
７−１ 送受信同期部
７−２ 第２のビデオ積分器
７−３ 第２のビデオ信号

Claims (8)

1. 相互にネットワーク連接された２以上のレーダと、前記各レーダ間の送受信同期のための制御を行う送受信同期部と、前記各レーダ毎に設置され、互いに相異なる周波数チャンネルで送信する送信部と、前記各送信部から送出された送信信号を目標に向けて放射するアンテナと、前記目標から反射された前記各送信信号が前記各アンテナを介して受信され、前記各周波数チャンネルに対応した受信信号を出力する前記各周波数チャンネル分の受信部と、前記各受信信号に基づいて電力振幅信号を出力する前記各周波数チャンネル分の電力振幅検出器と、前記各周波数チャンネル分の前記各電力振幅信号をビデオ積分し、第１のビデオ信号を出力する第１のビデオ積分器と、前記各レーダの前記各第１のビデオ信号をビデオ積分し、第２のビデオ信号を出力する第２のビデオ積分器とを備えたことを特徴とする分散ネットワーク・レーダ装置。
2. アンテナがモノパルス測角方式反射鏡アンテナで、送受信同期部に制御されて各レーダ間の送受信同期のために前記モノパルス測角方式反射鏡アンテナの指向方向を制御するとともに指向方向信号を出力する駆動制御部と、受信信号と前記指向方向信号に基づいて測角値信号を出力する各周波数チャンネル分のモノパルス測角演算器と、前記各周波数チャンネル分の前記各測角値信号を平均演算し、第１の角度信号を出力する第１の平均演算器と、前記各レーダの前記各第１の角度信号を平均演算し、第２の角度信号を出力する第２の平均演算器とを備えることを特徴とする請求項１に記載の分散ネットワーク・レーダ装置。
3. アンテナがアクティブフェーズドアレイアンテナで、送受信同期部に制御されて各レーダ間の送受信同期のために前記アクティブフェーズドアレイアンテナの指向方向を制御するとともに指向方向信号を出力する移相器制御部と、受信信号と前記指向方向信号に基づいて測角値信号を出力する各周波数チャンネル分のモノパルス測角演算器と、前記各周波数チャンネル分の前記各測角値信号を平均演算し、第１の角度信号を出力する第１の平均演算器と、前記各レーダの前記各第１の角度信号を平均演算し、第２の角度信号を出力する第２の平均演算器とを備えることを特徴とする請求項１に記載の分散ネットワーク・レーダ装置。
4. アンテナがビーム・スプリット測角方式反射鏡アンテナで、送受信同期部に制御されて各レーダ間の送受信同期のために前記ビーム・スプリット測角方式反射鏡アンテナの指向方向を制御するとともに指向方向信号を出力する駆動制御部と、電力振幅信号と前記指向方向信号に基づいて測角値信号を出力する各周波数チャンネル分のビーム・スプリット測角演算器と、前記各周波数チャンネル分の前記各測角値信号を平均演算し、第１の角度信号を出力する第１の平均演算器と、前記各レーダの前記各第１の角度信号を平均演算し、第２の角度信号を出力する第２の平均演算器とを備えることを特徴とする請求項１に記載の分散ネットワーク・レーダ装置。
5. 第１のビデオ積分器と第２のビデオ積分器のいずれもがバイナリ方式のビデオ積分を行うバイナリ積分器であることを特徴とする請求項４に記載の分散ネットワーク・レーダ装置。
6. ビーム・スプリット測角演算器が、電力振幅信号と指向方向信号に加えて第１のビデオ信号にも基づいて測角値信号を出力することを特徴とする請求項４に記載の分散ネットワーク・レーダ装置。
7. 第１のビデオ積分器と第２のビデオ積分器のいずれもがバイナリ方式のビデオ積分を行うバイナリ積分器であることを特徴とする請求項６に記載の分散ネットワーク・レーダ装置。
8. 相互にネットワーク連接された２以上のレーダと、前記各レーダ間の送受信同期のための制御を行う送受信同期部と、前記各レーダ毎に設置され、互いに相異なる周波数チャンネルで送信する送信部と、前記各送信部から送出された送信信号を目標に向けて放射するビーム・スプリット測角方式反射鏡アンテナと、前記目標から反射された前記各送信信号が前記各ビーム・スプリット測角方式反射鏡アンテナを介して受信され、前記各周波数チャンネルに対応した受信信号を出力する前記各周波数チャンネル分の受信部と、前記各受信信号に基づいて電力振幅信号を出力する前記各周波数チャンネル分の電力振幅検出器と、前記各周波数チャンネル分の前記各電力振幅信号をビデオ積分し、加算式ビデオ信号を出力する加算式積分器と、前記各レーダの前記各加算式ビデオ信号をビデオ積分し、ビデオ信号を出力するビデオ積分器と、前記送受信同期部に制御されて前記各レーダ間の送受信同期のために前記各ビーム・スプリット測角方式反射鏡アンテナの指向方向を制御するとともに指向方向信号を出力する駆動制御部と、前記加算式ビデオ信号と前記指向方向信号に基づいて第１の角度信号を出力するビーム・スプリット測角演算器と、前記各レーダの前記各第１の角度信号を平均演算し、第２の角度信号を出力する平均演算器とを備えることを特徴とする分散ネットワーク・レーダ装置。
   

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