JP4597717B2

JP4597717B2 - レーダ装置

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Publication number: JP4597717B2
Application number: JP2005061001A
Authority: JP
Inventors: 晋一郎菅; 貴志佐藤; 庄司松田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-03-04
Filing date: 2005-03-04
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2025-03-04
Also published as: JP2006242842A

Description

この発明は、フェンスビームにて探知した目標をトラッキングビームで追尾するレーダ装置に関するものである。

従来のレーダ装置としては、例えば特許文献１に開示されるものがある。このレーダ装置では、フェーズドアレイアンテナ方式で構成され、探索時間と追尾時間の最適な配分値の算出を行うビームマネージメント装置を新規に付加することにより、探索ビームと追尾ビームの制御を最適化している。また、特許文献２には、複数の検出結果に対する無駄な検定ビームの照射を最小限に抑えて探知性能の劣化を防ぐビーム制御装置が開示されている。

特開平１０−１６０８３２号公報特開平１０−３００８４７号公報

特許文献１に代表される従来のレーダ装置では、探索ビームを空間に走査する時間と、探索された目標を追尾ビームにより追尾する時間とを制御するビームマネージメントを行っている。つまり、複数の探索ビームをフェンスのように連ねたフェンスビームによる探索を行い、これにより探索された目標に対して追尾ビームを発射するというビームマネージメントであり、探索若しくは追尾のどちらか一方のみを実施していた。

このように、従来のレーダ装置では、フェンスビームによる探索（以下、フェンスサーチと称す）とトラッキングビームによる追尾（以下、トラッキングと適宜称す）とを同時運用するという概念がなく、目標を追尾している間は探知機能が疎かになるという課題があった。

安定した探知及び追尾を実現するには、どちらか一方の動作に特化させるのではなく、状況に応じたフレキシブルなビームマネージメントが必要である。例えば、ＴＢＭ（ＴｈｅａｔｅｒＢａｌｌｉｓｔｉｃＭｉｓｓｉｌｅ；戦域弾道ミサイル）目標に対して、その探知能力及び追尾能力を向上させるには目標の重要度を的確に判定し、状況に応じたビーム配分機能が必要とされる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、目標の重要度に応じたビーム分配により探知と追尾を同時に行うことで両者の性能を向上させたレーダ装置を得ることを目的とする。

この発明に係るレーダ装置は、目標の速度、飛行パターンのそれぞれ及びこれらの組み合わせに対応付けて所定の重要度を予め設定しておき、追尾中の目標がなく、新規に追尾すべき目標が１機だけ探知されると、探知された目標の速度、飛行パターンのそれぞれ又はこれらの組み合わせから重要度を特定し、追尾すべき目標が複数ある場合には、探知された目標の仰角速度及びＲＣＳ値の大小のうち、探知及び追尾すべき対象に応じて予め決定しておいた因子を重要度として定量化することにより、当該重要度を、追尾に割り当てるビーム数を決定するための重要度として求める重要度算出部と、目標が探知されるまでは全てのビーム本数を探知に割り当てておき、目標が探知されると、探知された当該目標について重要度算出部が求めた重要度に応じて、全てのビーム本数のうち、探知と当該目標の追尾にそれぞれ割り当てるビーム数を算出するビーム分配数算出部と、ビーム分配数算出部が算出した分配数に従って探知及び追尾のビーム割り当てを制御するビーム制御部と、探知された目標から速度の大きい目標と速度の小さい目標とが発生した場合、これらの速度差に基づいて追尾すべき移動体であるか否かを分類する類別処理部と、特定の地点の位置情報を重要度に関連付けて格納した座標情報データベースと、探知された目標の航跡に関する情報を用いて当該目標の予想到着地点の座標を算出し、この算出結果と座標情報データベースの内容と照合する座標算出部とを備え、重要度算出部が、類別処理部による分類結果に応じて追尾すべき目標に対する重要度を決定するとともに、座標算出部による照合結果として座標情報データベースの位置情報に合致した地点に関連付けられた重要度を、その目標に付与するものである。

この発明によれば、探知された目標の航跡が追尾すべき移動体の航跡に合致する度合いに応じて、追尾に割り当てるビーム数を決定するための重要度を求める重要度算出部と、重要度に応じて探知と追尾にそれぞれ割り当てるビーム数を算出するビーム分配数算出部と、ビーム分配数算出部が算出した分配数に従って探知及び追尾のビーム割り当てを制御するビーム制御部とを備えるので、目標の重要度に応じたビーム分配により探知と追尾を同時に行うことで両者の性能を向上させることができるという効果がある。

実施の形態１．
本実施の形態１は、ビーム分配でフェンスサーチ及びトラッキングを同時に行うための目標の重要度（危険度）を決定する重要度算出器を備えるものである。
図１は、この発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態１によるレーダ装置は、レーダ信号処理装置１、素子アンテナ２、送受信モジュール３、励振装置４及び受信装置５から構成される。レーダ信号処理装置１は、目標検出装置６、データ処理装置を構成する、追尾方式制御部７、重要度算出器８、ビーム制御部９及びビーム分配数算出器１０、から構成される。

電波を送受信するための素子アンテナ２は、複数個が配置されてアレイアンテナを構成する。送受信モジュール３は、空間に放射又は空間から受信する電波を増幅すると共に、電波の位相を制御して任意方向に指向性を有する送受信ビームを形成する。励振装置４は、空間に放射する電波の元となる位相制御信号２０を送受信モジュール３に供給する。

受信装置５は、送受信モジュール３からの受信信号１１をディジタルの受信ビデオ信号に変換する。目標検出装置６は、受信装置５から出力される受信ビデオ信号から目標情報を抽出し、目標の位置を算出してプロットデータ１３を生成する。追尾方式制御部７は、目標検出装置６から出力されるプロットデータ１３から目標の予測速度や予測位置などを航跡データ１４として重要度算出器８に出力する。

重要度算出器８は、追尾方式制御部７から出力される航跡データから目標の速度、ＲＣＳ（ＲａｄａｒＣｒｏｓｓＳｅｃｔｉｏｎ；反射断面積）、信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比に関する情報を抽出し、これに基づき目標の重要度の有無を算出する。ビーム制御部９は、ビーム指向方向を制御するためのビーム制御情報１９を生成する。ビーム分配数算出器１０は、フェンスサーチとトラッキングに割り当てるビーム本数を決定する。

図２は、ビームマネージメントの一例を示す図であり、ビーム制御部９から励振装置４に出力されるビーム制御情報１９を示している。ビーム制御情報１９の１データレートには、１０本分のフェンスビームにそれぞれ対応する制御データがある。このビーム制御情報１９は、例えば目標が１個検出されると、図中の下段に記載したように、その目標に対して５本分のフェンスビームをトラッキングビームに割り当て、残りの５本でフェンスサーチを行う。このトラッキングビームに割り当てるビーム本数は、その目標の重要度に応じて決定する。図示の例では、重要度が高く、ビーム総数の半分がトラッキングに割り当てられている。

なお、図２の例では、トラッキングビームに使用されるビーム数は、最大５本であり、１０本のビーム総数による全能力の半分が割り当てられる。これにより、例えば目標数が２個の場合、１目標あたり２本のトラッキングビームが割り当てられ、残りの６本のビームがフェンスサーチに使用される。このように、本発明では、送受信可能なビーム総数からフェンスサーチ機能とトラッキング機能に割り当てる最大数を決定しておき、目標数やその重要度に応じてトラッキングビーム数を適宜割り当ててフェンスサーチ機能及びトラッキング機能を同時に実行する。

次に動作について説明する。
先ず、送受信モジュール３が、励振装置４からの位相制御信号２０に従って電波の位相を制御し、素子アンテナ２を介して任意方向に指向性を有する電波をフェンスビームやトラッキングビームとして空間に放射し、目標で反射した電波を受信して増幅する。受信装置５は、送受信モジュール３からの受信信号１１をディジタルの受信ビデオ信号に変換して目標検出装置６に出力する。

目標検出装置６では、受信装置５から出力される受信ビデオ信号から目標情報を抽出し、目標の位置を算出した算出結果である探知プロットをプロットデータ１３として追尾方式制御部７に出力する。追尾方式制御部７では、目標検出装置６から出力されるプロットデータ１３から目標の速度及び位置を含む航跡データ１４として重要度算出器８に出力する。

図３は、実施の形態１によるレーダ装置の動作を示すフローチャートであり、目標の重要度に基づくビーム分配を決定して実航跡処理を実行するまでを示している。
重要度算出器８では、追尾方式制御部７から航跡データ１４を入力すると（ステップＳＴ１）、フェンスビームによる目標探知の結果かトラッキングビームによる追尾目標の位置及び速度などの航跡を規定する諸元データであるかを判別する（ステップＳＴ２）。

レーダ信号処理装置１の基本的な運用形態は、フェンスビームによる探知動作である。フェンスビームにより目標を検出すると、当該目標の重要度に応じてフェンスビーム機能の一部をトラッキングビームに割り当てる。例えば、重要度の高い目標に対してトラッキングビームの分配数を増やすと、ビーム面積が拡大して高精度の目標情報を得るのに有利になる。

ステップＳＴ２において、航跡データ１４の内容がフェンスビームによる新たな追尾目標の探知結果であるか、トラッキングビームによる追尾目標の航跡を規定するデータであるかを問わず、現在トラッキングビームにより追尾中の目標数を判定する（ステップＳＴ３）。これは、追尾可能な目標数には限りがあるので、複数の追尾目標がある場合、目標の重要度を順位付けして重要な目標を厳選するためである。

続いて、重要度算出器８は、追尾目標に関する航跡データ１４を用いてその重要度を決定する（ステップＳＴ４）。具体的には、次の２通りの方法で重要度を決定する。
先ず、重要度算出器８には、速度、飛行パターン（インバンド、アウトバンド）のそれぞれ及びこれらの組み合わせに対応する物体の重要度が登録されたデータベースが設けられている。そこで、重要度算出器８は、ステップＳＴ２において追尾中の目標がなく、新規の追尾目標が１機だけ探知された場合であれば、航跡データ１４から目標の速度、飛行パターンを求め、これと当該データベースの内容を比較して対応する重要度を求める。

また、ステップＳＴ２において、新規の追尾目標が探知された際に既に追尾中の目標があるなど、追尾すべき目標が複数あると判定された場合、トラッキング機能に割り当てられるビーム数には限りがあるため、追尾を行いながら目標同士で重要度を比較して各目標の追尾に割り当てるビーム数を決定しなければならない。この場合、複数の追尾目標の速度、飛行パターンを同時に求めて上記データベースの内容と同時に比較することはできないため、データベースの照合で重要度を判断することはできない。

そこで、重要度算出器８は、航跡データ１４に基づいて、各追尾目標の速度、ＲＣＳ（ＲａｄａｒＣｒｏｓｓＳｅｃｔｉｏｎ；反射断面積）及びＳ／Ｎ比の値から総合的に判断して、追尾目標の重要度を定量的に算出する。本発明では、特に高速移動している目標を探知し、そのＲＣＳにより微小目標を検出し、Ｓ／Ｎ比の値により目標の検出環境を考慮して重要度を決定する。例えば、ＴＢＭ（ＴｈｅａｔｅｒＢａｌｌｉｓｔｉｃＭｉｓｓｉｌｅ；戦域弾道ミサイル）と戦闘機とでは仰角方向速度が大きく異なる。この場合、ＴＢＭを探知及び追尾することを目的とするのであれば、仰角速度の大小を重要度を定量化する因子として決定しておき、仰角速度が大きな目標の重要度が大きくなるように重要度の数値を決定する。また、ＴＢＭは、ＲＣＳ値の小さい弾頭とＲＣＳ値の大きいブースタに分離する。この場合も考慮して、ＲＣＳ値の大小を重要度を定量化する因子として決定しておき、ＲＣＳ値の小さい目標の重要度が大きくなるように重要度の数値を決定する。

このように、複数の追尾目標がある場合、時々刻々と変化する航跡データから抽出した情報を元にして重要度を算出しているので、時間経過と共に目標毎の重要度も変化する。これにより、目標同士の重要度を比較することで各目標の重要度を順位付けを行い、重要な目標を厳選することができる。つまり、重要度の順位付けによりトラッキングビーム数を分配することで、重要目標に限定した継続追尾が可能である。一方、重要度は、時間の経過とともに変化し、ビーム分配数も変化する。これにより、それまで追尾していた目標の重要度が減少した場合は、分配すべきトラッキングビームの本数を減少する。反対に、他に重要度が高い目標が現れれば、重要度が低下した目標のトラッキングビームをその新しい目標に振り分ける。また、追尾すべき目標が無いときには、探知能力維持のため、フェンスサーチに全てのビームを割り当てる。

なお、Ｓ／Ｎ比の値は、単独で重要度の算出要素にすることはなく、その値の大小により最終的なトラッキングビーム本数を決定する判断要素とする。例えば、Ｓ／Ｎ比が大きければ、ノイズレベルが小さく追尾目標との間でのビーム送受が良好に行われていることからトラッキングビームの本数を多く割り当てる必要がないと判断する。また、Ｓ／Ｎ比が小さければ、ノイズレベルが大きく劣悪な環境でビーム送受がなされていると判断し、的確な追尾のためにトラッキングビームの本数を多く割り当てる。この傾向を鑑みて、追尾目標の速度やＲＣＳに加え、Ｓ／Ｎ比の値を重要度の算出に利用する。

重要度算出器８が決定した追尾目標の重要度は、重要度算出結果１５として追尾方式制御部７に出力される。追尾方式制御部７では、重要度算出器８からの重要度算出結果１５とこれの決定に用いられた航跡データ１４とをデータ１６にまとめてビーム制御部９に出力する。ビーム制御部９では、追尾方式制御部７から入力した重要度算出結果を重要度算出結果１７としてビーム分配数算出器１０に出力する。

ビーム分配数算出器１０は、重要度算出結果１７に規定される各追尾目標の重要度に応じて、フェンスサーチとトラッキングに割り当てるビーム本数を決定する（ステップＳＴ５）。トラッキングビームの割り当て本数は、追尾する目標数に依る。つまり、レーダ装置で扱える最大ビーム本数（レーダ所有能力）の半分は、フェンスサーチビームに使用しなければならないので、残り半分のビーム数が追尾目標のトラッキングに割り振られる。例えば、最大ビーム本数が１０本である場合、その半分の能力を最低フェンスサーチに割かねばならず、５本はフェンスサーチビームに使用される。これにより、残りの５本がトラッキングビームに使用される。このとき、以下のような割り振りのパターンが考えられる。
１．目標数が１つの場合
トラッキングビーム５本の全部が１つの目標に割り振られ、残りの５本がフェンスサーチビームとして割り振られる。
２．目標数が２つの場合
２つの目標のそれぞれに２本のトラッキングビームが割り振られ、残りの６本がフェンスサーチビームとして割り振られる。
３．目標数が３つの場合
３つの目標のそれぞれに１本のトラッキングビームが割り振られ、残りの７本がフェンスサーチビームとして割り振られる。
４．目標数が４つの場合
４つの目標のそれぞれに１本のトラッキングビームが割り振られ、残りの６本がフェンスサーチビームとして割り振られる。
５．目標数が５つの場合
５つの目標のそれぞれに１本のトラッキングビームが割り振られ、残りの５本がフェンスサーチビームとして割り振られる。
但し、トラッキングビームの割り当て本数を超える目標が現れた場合、新規の追尾目標の重要度が高ければ、追尾中の最大目標数である５つの目標のうち、重要度の順位付けが高いものを継続して追尾し、低いものを入れ替えする。

ビーム分配数算出器１０は、フェンスサーチとトラッキングに割り当てるビーム本数を決定すると、そのビーム分配数算出結果１８をビーム制御部９に出力する。ビーム制御部９では、ビーム分配数算出結果１８に応じて、各追尾目標に対するトラッキングビームやフェンスサーチビームのビーム指向方向を制御する、図２に示すようなビーム制御情報１９を生成し励振装置４に出力する。励振装置４は、ビーム制御情報１９に基づいて空間に放射する電波の元となる位相制御信号２０を送受信モジュール３に供給する。

送受信モジュール３は、位相制御信号２０に従って空間に放射又は空間から受信する電波を増幅すると共に、電波の位相を制御して任意方向に指向性を有するフェンスサーチビーム及びトラッキングビームを形成して素子アンテナ２を介して送受信する。これにより、実航跡処理が実行される（ステップＳＴ６）。

以上のように、この実施の形態１によれば、探知された目標の航跡が追尾すべきＴＢＭなどの移動体の航跡に合致する度合いに応じて、追尾に割り当てるビーム数を決定するための重要度を求める重要度算出器８と、重要度に応じて探知と追尾にそれぞれ割り当てるビーム数を算出するビーム分配数算出器１０と、ビーム分配数算出器１０が算出した分配数に従って探知及び追尾のビーム割り当てを制御するビーム制御部９とを備えるので、目標の重要度に応じたビーム分配により探知と追尾を同時に行うことで両者の性能を向上させることができる。

実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２によるレーダ装置の構成を示すブロック図であり、図１に示した上記実施の形態１による構成と同一又はこれに相当する構成要素には同一符号を付している。これら同一符号を付した構成要素については重複する説明を省略する。本実施の形態２において新規に追加された構成は、目標の速度情報を元に類別処理を行う類別処理装置２３である。この類別処理装置２３は、重要度算出器８が重要度を算出するにあたり、特に重要度（危険度）の高い目標を弁別する情報を重要度算出器８に与える。

次に動作について説明する。
先ず、送受信モジュール３が、励振装置４からの位相制御信号２０に従って電波の位相を制御し、素子アンテナ２を介して任意方向に指向性を有する電波をフェンスビームやトラッキングビームとして空間に放射し、目標で反射した電波を受信して増幅する。受信装置５は、送受信モジュール３からの受信信号１１をディジタルの受信ビデオ信号に変換して目標検出装置６に出力する。目標検出装置６では、受信装置５から出力される受信ビデオ信号から目標情報を抽出し、目標の位置を算出した算出結果である探知プロットをプロットデータ１３として追尾方式制御部７に出力する。ここまでは、上記実施の形態１と同様である。

このあと、追尾方式制御部７は、目標検出装置６から出力されるプロットデータ１３を類別処理用プロットデータとし、プロットデータ１３から求めた目標の速度及び位置などを含む航跡データとをまとめたデータ２１を類別処理装置２３に出力する。類別処理装置２３では、データ２１中の航跡データから追尾目標の速度情報を抽出し、予め設定した所定範囲の速度差が追尾目標に生じたか否かを判定する。

特定の飛行物体（移動体）には、その飛行中に特徴的な速度変化を起こすものがある。本実施の形態では、このような飛行物体をいち早く弁別することを目的とする。このため、このような飛行物体の速度変化による速度差を誤差なども含めて所定範囲を決定しておき、類別処理装置２３に設定する。この特定の飛行物体としては、例えばＴＢＭがある。ＴＢＭは、飛行中に弾頭とブースターが切り離されて特徴的な速度変化が生じる。つまり、弾頭はそのまま大きい速度を維持し、ブースターは失速して速度が小さくなる。この速度差は、ＴＢＭの種類によって搭載燃料も異なり、ＴＢＭの種類毎に特定することができる。

そこで、類別処理装置２３は、航跡データから追尾目標の速度情報を抽出し、１つの追尾目標から速度の大きい目標と速度の小さい目標とが発生した場合、これらの速度を比較してＴＢＭに関する所定範囲の速度差にあれば、これら目標はＴＢＭの弾頭とブースターであると判定する。このように、類別処理装置２３では、速度差のみから追尾目標が特定の飛行物体であることを弁別する。これにより、特定の飛行物体をいち早く弁別することができる。なお、この場合、類別処理装置２３は、速度の大きい弾頭に該当する目標について高い重要度を与える旨の弁別結果２２を生成し、追尾方式制御部７に出力する。

追尾方式制御部７では、類別処理装置２３からの弁別結果２２を含む航跡データ１４を重要度算出器８に出力する。重要度算出器８では、弁別結果２２も考慮して追尾目標の重要度を算出する。この後の処理は、上記実施の形態１と同様である。

以上のように、この実施の形態２によれば、追尾目標に生じた速度差から当該追尾目標が特定の飛行物体（移動体）であることを弁別する類別処理装置２３を備えたので、特定の飛行物体をいち早く弁別することができる。例えば、早期にＴＢＭ目標の弾頭を特定し、ビーム配分の重要度を高く設定しておくことで、重要度の高い目標を的確に追尾でき、且つ更なる効率化を見込むことができる。

実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３によるレーダ装置の構成を示すブロック図であり、図４に示した上記実施の形態２による構成と同一又はこれに相当する構成要素には同一符号を付している。これら同一符号を付した構成要素については重複する説明を省略する。本実施の形態３において新規に追加された構成は、目標のＲＣＳ（レーダ反射断面積）情報を元に類別処理を行うＲＣＳ分析器２４である。このＲＣＳ分析器２４は、重要度算出器８が重要度を算出するにあたり、類別処理装置２３と共に、特に重要度（危険度）の高い目標を弁別する情報を重要度算出器８に与える。

このあと、追尾方式制御部７は、目標検出装置６から出力されるプロットデータ１３を類別処理用プロットデータとし、プロットデータ１３から求めた目標の速度及び位置などを含む航跡データとをまとめたデータ２１を類別処理装置２３に出力する。類別処理装置２３は、上記実施の形態２と同様な弁別処理を実行する前にデータ２１をＲＣＳ分析器２４にも出力する。ＲＣＳ分析器２４では、データ２１中の航跡データから追尾目標のＲＣＳ（レーダ反射断面積）情報を抽出し、予め設定した所定範囲のＲＣＳ値であるか否かを判定する。

特定の飛行物体（移動体）には、飛行中にその形態が変化して特徴的なＲＣＳ値変化が生じるものがある。本実施の形態では、このような飛行物体をいち早く弁別することを目的とする。このため、このような飛行物体のＲＣＳ値を誤差なども含めて所定範囲を決定しておき、ＲＣＳ分析器２４に設定する。この特定の飛行物体としては、例えばＴＢＭがある。ＴＢＭは、飛行中に弾頭とブースターが切り離されるという特徴的な形態変化が生じる。このとき、弾頭はＲＣＳ値が小さくなり、燃料を搭載していたブースターは大きなＲＣＳ値を維持している。このＲＣＳ値は、ＴＢＭの種類によって異なり、ＴＢＭの種類毎に特定することができる。

そこで、ＲＣＳ分析器２４は、航跡データから追尾目標の位置情報及びＲＣＳ値を抽出し、１つの追尾目標からＲＣＳ値の大きい目標と小さい目標とが発生した場合、これらのＲＣＳ値を比較して、進行方向の前方に位置する目標が所定範囲のＲＣＳ値であれば、これら目標はＴＢＭの弾頭とブースターであると判定する。このように、ＲＣＳ分析器２４では、ＲＣＳ値から追尾目標が特定の飛行物体であることを弁別する。これにより、特定の飛行物体をいち早く弁別することができる。なお、この場合、ＲＣＳ分析器２４は、ＲＣＳ値の小さい弾頭に該当する目標について高い重要度を与える旨の弁別結果２２を生成し、追尾方式制御部７に出力する。

追尾方式制御部７では、ＲＣＳ分析器２４及び類別処理装置２３からの弁別結果２２を含む航跡データ１４を重要度算出器８に出力する。重要度算出器８では、類別処理装置２３からの弁別結果２２に加えてＲＣＳ分析器２４からの弁別結果２２も考慮して追尾目標の重要度を算出する。これは、ＲＣＳ値が目標と観測位置との位置関係（観測確度）により変化するため、即時にＲＣＳの大小を判断することが困難であることによる。つまり、ＲＣＳ分析器２４による弁別結果は、類別処理装置２３による弁別結果を補完する形で利用する。この後の処理は、上記実施の形態１と同様である。

以上のように、この実施の形態３によれば、追尾目標のＲＣＳから当該追尾目標が特定の飛行物体（移動体）であることを弁別するＲＣＳ分析器２４を備えたので、特定の飛行物体をいち早く弁別することができる。例えば、早期にＴＢＭ目標の弾頭を特定し、ビーム配分の重要度を高く設定しておくことで、重要度の高い目標を的確に追尾でき、且つ更なる効率化を見込むことができる。

なお、上記実施の形態３では、類別処理装置２３とＲＣＳ分析器２４とを併用する構成を示したが、ＲＣＳ分析器２４のみを搭載する構成であってもよい。この場合、上述したようにＲＣＳ値は、目標と観測位置との位置関係によって大小関係を特定しにくい。しかしながら、一定時間ＲＣＳ値の観測を続けることで統計的に大小関係を判断することは可能である。そこで、ＲＣＳ分析器２４のみを搭載する構成の場合は、例えば上記のような処理にてＲＣＳ値を求めて弁別処理を実施する。

実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態４によるレーダ装置の構成を示すブロック図であり、図１に示した上記実施の形態１による構成と同一又はこれに相当する構成要素には同一符号を付している。これら同一符号を付した構成要素については重複する説明を省略する。本実施の形態４において新規に追加された構成は、座標算出器２５及び座標情報データベース２６である。座標算出器２５は、目標の仰角及び方位ベクトル情報から特定の飛行物体（移動体）の到着地点を予測する。例えば、ＴＢＭの着弾点を予測する。また、座標情報データベース２６は、特定の地点に関する位置情報を重要度（危険度）に関連付けて格納したデータベースである。例えば、国の重要拠点の位置情報等が考えられる。

次に動作について説明する。
先ず、送受信モジュール３が、励振装置４からの位相制御信号２０に従って電波の位相を制御し、素子アンテナ２を介して任意方向に指向性を有する電波をフェンスビームやトラッキングビームとして空間に放射し、目標で反射した電波を受信して増幅する。受信装置５は、送受信モジュール３からの受信信号１１をディジタルの受信ビデオ信号に変換して目標検出装置６に出力する。目標検出装置６では、受信装置５から出力される受信ビデオ信号から目標情報を抽出し、目標の位置を算出した算出結果でる探知プロットをプロットデータ１３として追尾方式制御部７に出力する。ここまでは、上記実施の形態１と同様である。

このあと、追尾方式制御部７は、目標検出装置６から出力されるプロットデータ１３を類別処理用プロットデータとし、プロットデータ１３から求めた目標の速度及び位置などを含む航跡データとをまとめたデータ２１を座標算出器２５に出力する。座標算出器２５には、レーダにより取得される自己の座標情報が保持されており、データ２１中の航跡データから追尾目標の仰角及び方位ベクトル情報を抽出し、これらの情報を用いて追尾目標の予想到着地点の座標情報を算出する。

座標算出器２５は、算出した予想到着地点の座標情報２７ａを座標情報データベース２６の位置情報と照合し、合致する地点に関連付けられた重要度とその位置情報とを照合結果２７ｂとして読み出す。この情報は、追尾方式制御部７に弁別結果２２として出力される。追尾方式制御部７では、座標算出器２５からの弁別結果２２を含む航跡データ１４を重要度算出器８に出力する。重要度算出器８では、座標算出器２５からの弁別結果２２に含まれる特定の地点に到着が予想される追尾目標に対し、その特定地点に関連付けられた重要度を付与する。

例えば、追尾目標がＴＢＭであり、座標情報データベース２６が、国の重要拠点の位置情報を重要度に関連付けて格納するものである場合を考える。この場合、照合の結果、重要拠点に着弾すると予想される追尾目標には、その拠点の位置情報に関連付けられた重要度を追尾目標の重要度として付与する。

以上のように、この実施の形態４によれば、追尾目標の予想等着地点を算出する座標算出器２５と、国の重要拠点などの特定地点の位置情報に重要度を関連付けて格納する座標情報データベース２６とを備え、座標算出器２５が求めた予想等着地点と座標情報データベース２６との内容を照合して、照合結果として得られた地点の重要度を追尾目標に付与することで、追尾目標の予想等着地点から追尾の重要度を決定することができる。

なお、上記実施の形態４では、座標算出器２５及び座標情報データベース２６を上記実施の形態１の構成に適用した例を示したが、上記実施の形態２及び上記実施の形態３の構成に加えた態様であっても構わない。

実施の形態５．
図７は、この発明の実施の形態５によるレーダ装置の構成を示すブロック図であり、図１に示した上記実施の形態１による構成と同一又はこれに相当する構成要素には同一符号を付している。これら同一符号を付した構成要素については重複する説明を省略する。本実施の形態５において新規に追加された構成は、フェンスサーチビームのビームマネージメントを操作するフェンスビーム制御器２９である。

フェンスビーム制御器２９は、ビーム制御部９によりトラッキングビームに関する制御信号が生成されておらず、追尾目標が無いと判断される場合にはフェンスサーチ機能を特定の目標に注力させることが可能である。具体的には、フェンスビームのフェンス幅を制御するフェンスビーム制御信号３０を生成してビーム制御部９に出力する。ビーム制御部９は、このフェンスビーム制御信号３０に従ったフェンス幅とするビーム制御情報１９を生成して励振装置４を制御する。これにより、所望のフェンスビームマネージメントを実現することができる。

例えば、近接国との情勢の変化に伴い、監視する必要性が高いミサイル発射基地がある場合には、フェンスビームのフェンス幅を絞って覆域（探知距離）を大きくし、通常のフェンスビームよりも遠距離の基地を重点的に監視することもできる。

以上のように、この実施の形態５によれば、フェンスサーチビームのビームマネージメントを操作するフェンスビーム制御器２９を設けたので、所望のフェンスビームマネージメントを実現することができる。

なお、上記実施の形態５では、フェンスビーム制御器２９を上記実施の形態１の構成に付加した例を示したが、上記実施の形態２から上記実施の形態４までのいずれかの構成若しくはこれらの構成を組み合わせた構成に適用しても良い。

実施の形態６．
図８は、この発明の実施の形態６によるレーダ装置の構成を示すブロック図であり、図１に示した上記実施の形態５による構成と同一又はこれに相当する構成要素には同一符号を付している。これら同一符号を付した構成要素については重複する説明を省略する。本実施の形態６において新規に追加された構成は、ビーム厚み制御器３１及びサーチデータ制御部３２である。ビーム厚み制御器３１は、フェンスビームの厚みを操作する制御信号をフェンスビーム制御器２９に与えてフェンスビームの厚みを制御する。サーチデータ制御部３２は、特定の飛行物体（移動体）に関する速度や方向、Ｓ／Ｎ比に関する情報を重要度に関連付けて格納するデータベースを有し、フェンスサーチで得られた航跡データ１４から探知目標の速度や方向、Ｓ／Ｎ比に関する情報を収集してデータベース内容と照合してトラッキングの必要性の有無を判定する。

例えば、ＴＢＭ等の探知目標は、複数のビームを連ねたフェンスビームを横切って飛来する。また、フェンスビーム内にＴＢＭ等の探知目標が位置する時間は、探知目標の速度及びフェンスビームの厚さに依存し、フェンスサーチの１スキャンの時間をより短くすることで探知目標がフェンスビーム内を通過するまでに複数回の観測が可能になる。

そこで、ビーム制御部９によりトラッキングビームに関する制御信号が生成されておらず、追尾目標が無いと判断される場合、本実施の形態によるビーム厚み制御器３１は、フェンスビーム制御器２９にフェンスビーム層を厚くする旨の制御情報を与えて、フェンスビーム内に探知目標が位置する時間を長くさせ、フェンスサーチのスキャン回数を増加させる。これにより、サーチビーム内で目標情報をより多く取得することができ、ひいては重要目標の早期発見を実現することができる。

また、サーチデータ制御部３２では、フェンスサーチが実行されている間、追尾方式制御部７から航跡データ１４を取得し、フェンスサーチ内で得られる探知目標の速度、方向、Ｓ／Ｎ情報を収集する。このとき、自己に設けられた特定の飛行物体に関する速度や方向、Ｓ／Ｎ比に関する情報を重要度に関連付けて格納するデータベースの内容と照合する。この照合結果により、サーチデータ制御部３２は、ＴＢＭ等の重要度の高い目標であると判定すると、データベースから読み出した重要度をその目標の重要度算出結果１５として追尾方式制御部７に出力する。

追尾方式制御部７では、サーチデータ制御部３２からの重要度算出結果１５を含む航跡データ１４を重要度算出器８に出力する。重要度算出器８では、サーチデータ制御部３２からの重要度算出結果１５に従って探知目標の重要度を決定する。この後の動作は、上記実施の形態１と同様である。

反対に、上記データベースに格納されるような重要度の高い飛行物体のものでなく、照合結果がどの情報にも合致しないものである場合、サーチデータ制御部３２は、トラッキングする重要度が低いものであると判定し、トラッキングビームを割り振らないように低い重要度を重要度算出結果１５として追尾方式制御部７に出力する。これにより、当該探知目標に対してはトラッキングビームが割り振られない。

以上のように、この実施の形態６によれば、フェンスビームの厚みを操作するビーム厚み制御器３１を備えることで、サーチビーム内で目標情報をより多く取得することができ、ひいては重要目標の早期発見を実現することができる。また、探知した目標のトラッキングの必要性の有無を判定するサーチデータ制御部３２を備えたことで、重要度の高い目標を的確に追尾でき、トラッキングと併用することによるフェンスサーチ機能の低下を抑制することができる。

なお、上記実施の形態６では、ビーム厚み制御器３１及びサーチデータ制御部３２を上記実施の形態１の構成に付加した例を示したが、これらのうちいずれかを備える構成でも良く、上記実施の形態２から上記実施の形態５までのいずれかの構成若しくはこれらの構成を組み合わせた構成に適用しても良い。

この発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。ビームマネージメントの一例を示す図である。実施の形態１によるレーダ装置の動作を示すフローチャートである。この発明の実施の形態２によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態３によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態４によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態５によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態６によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１レーダ信号処理装置、２素子アンテナ、３送受信モジュール、４励振装置、５受信装置、６目標検出装置、７追尾方式制御部、８重要度算出器、９ビーム制御部、１０ビーム分配数算出器、１１受信信号、１２受信ビデオ信号、１３プロットデータ、１４航跡データ、１５，１７重要度算出結果、１６データ、１８ビーム分配数算出結果、１９ビーム制御情報、２０位相制御信号、２１データ、２２弁別結果、２３類別処理装置、２４ＲＣＳ分析器、２５座標算出器、２６座標情報データベース、２７ａ予想到着地点の座標情報、２７ｂ照合結果、２９フェンスビーム制御器、３０フェンスビーム制御信号、３１ビーム厚み制御器、３２サーチデータ制御部。

Claims

目標の速度、飛行パターンのそれぞれ及びこれらの組み合わせに対応付けて所定の重要度を予め設定しておき、追尾中の目標がなく、新規に追尾すべき目標が１機だけ探知されると、探知された目標の速度、飛行パターンのそれぞれ又はこれらの組み合わせから前記重要度を特定し、追尾すべき目標が複数ある場合には、探知された目標の仰角速度及びＲＣＳ値の大小のうち、探知及び追尾すべき対象に応じて予め決定しておいた因子を重要度として定量化することにより、当該重要度を、追尾に割り当てるビーム数を決定するための重要度として求める重要度算出部と、
目標が探知されるまでは全てのビーム本数を探知に割り当てておき、目標が探知されると、探知された当該目標について前記重要度算出部が求めた前記重要度に応じて、前記全てのビーム本数のうち、探知と当該目標の追尾にそれぞれ割り当てるビーム数を算出するビーム分配数算出部と、
前記ビーム分配数算出部が算出した分配数に従って探知及び追尾のビーム割り当てを制御するビーム制御部と、
前記探知された目標から速度の大きい目標と速度の小さい目標とが発生した場合、これらの速度差に基づいて追尾すべき移動体であるか否かを分類する類別処理部と、
特定の地点の位置情報を重要度に関連付けて格納した座標情報データベースと、
前記探知された目標の航跡に関する情報を用いて当該目標の予想到着地点の座標を算出し、この算出結果と前記座標情報データベースの内容と照合する座標算出部とを備え、
前記重要度算出部は、前記類別処理部による分類結果に応じて前記追尾すべき目標に対する前記重要度を決定するとともに、前記座標算出部による照合結果として前記座標情報データベースの位置情報に合致した地点に関連付けられた重要度を、その目標に付与することを特徴とするレーダ装置。
探知された目標からＲＣＳ値の小さい目標とＲＣＳ値の大きい目標に分離した場合、ＲＣＳ値の変化に基づいて追尾すべき移動体であるか否かを分類するＲＣＳ分析部を備え、
重要度算出部は、前記ＲＣＳ分析部による分類結果を用いて補完した類別処理部による分類結果に応じて重要度を決定することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
探知された目標の航跡に関する情報に基づいて追尾の必要性の有無を判定するサーチデータ制御部を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーダ装置。