JP5163765B2 - Angle measuring device, radar device, angle measuring method and angle measuring program - Google Patents

Angle measuring device, radar device, angle measuring method and angle measuring program Download PDF

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本発明は、目標を検出するレーダ装置等に関し、特に地面や海面等からの反射波があるマルチパス環境下で目標の仰角情報を検出する測角技術に関するものである。   The present invention relates to a radar device or the like for detecting a target, and more particularly to an angle measurement technique for detecting elevation angle information of a target in a multipath environment where there is a reflected wave from the ground or the sea surface.

レーダ装置は、一般に空間に電波を発射して、目標からの反射信号を受信することにより、目標の存在を探知し、その位置や運動状況などを観測するものである。レーダ装置において、電波(送信ビーム)は、空中線から空間に発射され、目標に当たって反射した後、再び空中線で受けられ、受信器等へレーダ受信信号として出力される。そして、レーダ受信信号を所定のサンプリング間隔でA/D変換し、サンプリング点毎のディジタル受信信号の振幅値をしきい値と比較し、しきい値以上のディジタル受信信号を目標信号と判定することにより、目標信号を検出する。測距処理では、電波を発射した時刻と目標信号を検出した時刻との差分に基づいて、目標の距離情報を得る。この目標の探知と距離情報の測定とが、レーダ装置の基本機能であり最も簡単な構成である。   A radar device generally detects the presence of a target by observing the position and movement status of the target by emitting a radio wave into space and receiving a reflected signal from the target. In the radar apparatus, a radio wave (transmission beam) is emitted from the antenna to the space, is reflected by the target, is received by the antenna again, and is output as a radar reception signal to a receiver or the like. The radar reception signal is A / D converted at a predetermined sampling interval, the amplitude value of the digital reception signal at each sampling point is compared with a threshold value, and a digital reception signal equal to or higher than the threshold value is determined as a target signal. Thus, the target signal is detected. In the distance measurement process, target distance information is obtained based on the difference between the time when the radio wave is emitted and the time when the target signal is detected. This target detection and distance information measurement are the basic functions and the simplest configuration of the radar apparatus.

送信ビームの方位を変化させ、方位の異なるレーダ受信信号を得て、方位測角処理を行うことにより、目標の方位情報を得ることができる。更に、仰角の異なる複数の送信ビームを発射し、同じ目標から反射信号を受信し、仰角の異なる受信信号の振幅差や位相差を使って仰角測角処理を行うことによって、目標の高度情報を得ることができる。   Target azimuth information can be obtained by changing the azimuth of the transmission beam, obtaining radar reception signals having different azimuths, and performing azimuth measurement processing. Furthermore, by emitting multiple transmit beams with different elevation angles, receiving reflected signals from the same target, and performing elevation angle measurement processing using the amplitude difference and phase difference of the received signals with different elevation angles, the altitude information of the target is obtained. Can be obtained.

観測したい空間に一通り電波発射することを、スキャンと呼ぶ。レーダ装置は、スキャンの動作を繰り返し行うことで、目標情報を所定の間隔で連続して取得することができる。代表的な仰角方向の測角方式として、例えば振幅比較方式やモノパルス方式が知られている。   The process of launching radio waves in the space you want to observe is called scanning. The radar apparatus can acquire target information continuously at a predetermined interval by repeatedly performing a scanning operation. For example, an amplitude comparison method and a monopulse method are known as representative angle measuring methods.

振幅比較方式の場合、仰角方向に連続して設定した複数のビームで目標を検出し、最も受信強度の大きいビームを用いて測角値を求めている。マルチパス対策として、受信ビームの指向中心を上方にずらして設定(オフボア)した振幅比較方式が利用されている。この方式により、地面や海面からの反射波の影響を軽減する。   In the case of the amplitude comparison method, a target is detected with a plurality of beams set continuously in the elevation angle direction, and an angle measurement value is obtained using a beam with the highest received intensity. As a countermeasure against multipath, an amplitude comparison method in which the directional center of the received beam is shifted upward (off-bore) is used. By this method, the influence of the reflected wave from the ground or the sea surface is reduced.

一方、モノパルス方式は、和差除算信号Δ/Σが仰角θに対して一定の特性曲線を描く関係となることを利用して、直接波の到来角を求めている。   On the other hand, in the monopulse method, the arrival angle of the direct wave is obtained by utilizing the relationship that the sum-and-difference division signal Δ / Σ draws a constant characteristic curve with respect to the elevation angle θ.

マルチパスの影響が無視できる環境下では、モノパルス方式を用いることにより、振幅比較測角方式を用いた場合に比べ高精度のデータを得ることができる。しかしながら、モノパルス方式を用いた場合、マルチパス環境下では測角精度が劣化することが知られている(非特許文献1)。これは、モノパルス方式でのビーム形状において、差ビームの形状が間接波を受信しやすいことに由来する。つまり、マルチパス環境下における低仰角目標に対しては、目標からの直接波に加え、地面や海面等に反射して別の経路を伝播した間接波も到来するため、受信信号の和信号と差信号との複素除算結果であるΔ/Σが、直接波のみの場合のΔ/Σと異なる値として観測されるからである。   In an environment where the influence of multipath can be ignored, data with higher accuracy can be obtained by using the monopulse method than when using the amplitude comparison angle measurement method. However, when the monopulse method is used, it is known that the angle measurement accuracy deteriorates in a multipath environment (Non-Patent Document 1). This is because the shape of the difference beam in the monopulse beam shape is easy to receive indirect waves. In other words, for low elevation targets in a multipath environment, in addition to direct waves from the target, indirect waves that have reflected on the ground or the sea surface and propagated through other paths also arrive, so the sum signal of the received signal and This is because Δ / Σ, which is the result of complex division with the difference signal, is observed as a value different from Δ / Σ in the case of only the direct wave.

実際、マルチパス環境下では、観測期間中において、(1)目標が低仰角で遠距離を移動していることにより目標の移動に伴う仰角の変化が無視でき、(2)直接波とマルチパス間接波との相対振幅比の変化が小さく、(3)直接波と間接波との相対位相差φの変動が大きくなる、という条件下では、図10[A]に示す通りΔ/Σが複素平面上で円軌跡100を描く(非特許文献1)。   In fact, in a multipath environment, during the observation period, (1) the target is moving at a long distance with a low elevation angle, so the change in elevation angle associated with the movement of the target can be ignored. (2) Direct waves and multipath Under the condition that the change of the relative amplitude ratio with the indirect wave is small and (3) the fluctuation of the relative phase difference φ between the direct wave and the indirect wave is large, Δ / Σ is complex as shown in FIG. A circular locus 100 is drawn on a plane (Non-Patent Document 1).

これに対して、マルチパス環境下においてモノパルス方式により高精度な測角を実現する手段として、特許文献1で示された技術がある。その概略的な構成図を図10[B]に示す。第1の円中心演算手段103及び角度変換手段104を有する点が、この技術の特徴である。第1の円中心演算手段103は、複素除算手段102にて算出されたΔ/Σを基に、Δ/Σが複素平面上で描く円軌跡100の半径と中心座標を算出する。角度変換手段104は、第1の円中心演算手段103で得られた半径と中心座標から、直接波の到来角を算出する。   On the other hand, there is a technique disclosed in Patent Document 1 as means for realizing highly accurate angle measurement by a monopulse method in a multipath environment. A schematic configuration diagram thereof is shown in FIG. The feature of this technique is that it includes the first circle center calculation means 103 and the angle conversion means 104. The first circle center calculation means 103 calculates the radius and center coordinates of the circle locus 100 drawn by Δ / Σ on the complex plane based on Δ / Σ calculated by the complex division means 102. The angle conversion means 104 calculates the arrival angle of the direct wave from the radius and the center coordinates obtained by the first circle center calculation means 103.

ここで、マルチパス環境下において高精度な測角を行うためには、図10[A]に示す円軌跡100を精度良く求める必要がある。そのため、特許文献1では、ある間隔で同一周波数の電波を送信し3回以上観測し、複素平面上で異なる三個以上のΔ/Σの座標を求める方法が示されている。この方法は、目標が動いている場合、目標との距離が変化して直接波と間接波の相対位相差φが変化することを利用している。各観測の時間間隔をある程度保つことにより、複素平面上の観測点は、図10[A]における観測点101a、101b、101cの例が示す通り互いに離れた位置関係でプロットされるため、これらの観測点の座標から円軌跡100を高精度に求めることが可能となる。ただし、各観測の時間間隔が短くなると、図10[A]における複素平面上の観測点101d、101e、101fの例のように各点が接近してしまうため、円軌跡100を正確に求めることが困難になる。よって、円軌跡を精度良く求めるためには、観測中に目標がある程度移動している必要があり、実用上複数スキャンにわたる観測が必要になる。   Here, in order to perform highly accurate angle measurement in a multipath environment, it is necessary to accurately obtain the circular locus 100 shown in FIG. For this reason, Patent Document 1 discloses a method in which radio waves having the same frequency are transmitted at a certain interval, observed three times or more, and three or more different Δ / Σ coordinates on the complex plane are obtained. This method uses the fact that when the target is moving, the relative phase difference φ between the direct wave and the indirect wave changes due to the distance from the target changing. By keeping the time interval of each observation to some extent, the observation points on the complex plane are plotted in a positional relationship apart from each other as shown in the example of the observation points 101a, 101b, and 101c in FIG. It becomes possible to obtain the circular locus 100 with high accuracy from the coordinates of the observation point. However, if the time interval of each observation is shortened, each point approaches as in the example of the observation points 101d, 101e, and 101f on the complex plane in FIG. Becomes difficult. Therefore, in order to obtain a circular locus with high accuracy, the target needs to move to some extent during observation, and observation over a plurality of scans is necessary in practice.

なお、マルチパスの影響を排除するその他の関連技術が、特許文献2、3等に開示されている。   Other related techniques for eliminating the influence of multipath are disclosed in Patent Documents 2, 3 and the like.

特許第3353991号公報Japanese Patent No. 3353991 特開2010−85283号公報JP 2010-85283 A 特開平11−118919号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-118919

Samuel M.Sherman;“Monopulse Principles and Techniques” , Artech House, Inc. 1983Samuel M. Sherman; “Monopulse Principles and Techniques”, Artech House, Inc. 1983

地面又は海面からの反射波があるマルチパス環境下において、振幅比較方式のうちオフボア方式を採用した場合、オフボアすると、対象とする目標からの受信信号も弱くなってしまい、目標検出自体が困難になるという問題がある。   In the multipath environment where there is a reflected wave from the ground or the sea surface, when the off-bore method is adopted among the amplitude comparison methods, if the off-bore method is used, the received signal from the target will be weakened, making target detection itself difficult. There is a problem of becoming.

一方、モノパルス方式を用いた特許文献1の方式においては、複素平面上で異なるΔ/Σの座標を求める必要がある。このとき、同一周波数の同一ΣΔビームを複数回放射するため、実用上複数スキャンにわたる観測が必要となり、観測時間が長くなるという問題がある。   On the other hand, in the method of Patent Document 1 using the monopulse method, it is necessary to obtain different Δ / Σ coordinates on the complex plane. At this time, since the same ΣΔ beam having the same frequency is emitted a plurality of times, observation over a plurality of scans is necessary in practice, and there is a problem that the observation time becomes long.

本発明の目的は、上述した技術の問題点を解決することであり、マルチパス環境下において、短時間でより精度の高い仰角推定を可能とする測角装置等を得ることである。   An object of the present invention is to solve the above-described problems of the technology, and to obtain an angle measuring device and the like that enable more accurate elevation angle estimation in a short time under a multipath environment.

本発明に係る測角装置は、
受信信号に基づいて直接波仰角及び間接波仰角を算出する第1仰角算出部と、
前記受信信号に基づいて前記直接波仰角のみを算出する第2仰角算出部と、
前記第1仰角算出部で前記直接波仰角及び前記間接波仰角の両方が算出された場合は前記第1仰角算出部で算出された前記直接波仰角を出力し、前記第1仰角算出部で前記直接波仰角及び前記間接波仰角の両方が算出されなかった場合は前記第2仰角算出部で算出された前記直接波仰角を出力する直接波仰角出力部と、
を備えたことを特徴とする。
The angle measuring device according to the present invention includes:
A first elevation angle calculation unit for calculating a direct wave elevation angle and an indirect wave elevation angle based on a received signal;
A second elevation angle calculation unit that calculates only the direct wave elevation angle based on the received signal;
When both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are calculated by the first elevation angle calculation unit, the direct elevation angle calculated by the first elevation angle calculation unit is output, and the first elevation angle calculation unit outputs the direct wave elevation angle. If both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are not calculated, a direct wave elevation angle output unit that outputs the direct wave elevation angle calculated by the second elevation angle calculation unit;
It is provided with.

本発明に係るレーダ装置は、
レーダ用の送信電波を放射するとともに、前記送信電波に対応する目標からの反射波を受信する空中線と、
高周波信号を前記空中線に出力するともに前記空中線で受信された信号を検波する送受信器と、
前記送受信器による受信処理後の信号から複数の受信ビームを形成するとともに、形成した各受信ビームでの受信信号を抽出するビーム形成器と、
前記ビーム形成器で形成された各ビームでの受信信号に基づいて目標を検出する目標検出器と、
前記目標検出器で前記目標が検出された場合に前記ビーム形成器で形成された受信信号の中から測角処理に必要な受信ビームを選択するとともに、前記受信ビームにより得られた受信信号を選択又は形成するビーム選択器と、
前記選択された受信ビーム及び当該受信ビームにより算出された受信信号に基づいて測角処理を行う本発明に係る測角装置と、
を備えたことを特徴とする。
A radar apparatus according to the present invention
An antenna that radiates a transmission radio wave for radar and receives a reflected wave from a target corresponding to the transmission radio wave,
A transceiver for outputting a high-frequency signal to the antenna and detecting a signal received by the antenna;
A beam former that forms a plurality of reception beams from a signal after reception processing by the transceiver and extracts a reception signal in each reception beam formed;
A target detector for detecting a target based on a received signal in each beam formed by the beam former;
When the target is detected by the target detector, the reception beam necessary for angle measurement processing is selected from the reception signals formed by the beam former, and the reception signal obtained by the reception beam is selected. Or a beam selector to be formed;
An angle measuring device according to the present invention for performing angle measurement processing based on the selected received beam and a received signal calculated by the received beam;
It is provided with.

本発明に係る測角方法は、
第1仰角算出部が、受信信号に基づいて直接波仰角及び間接波仰角を算出し、
第2仰角算出部が、前記受信信号に基づいて前記直接波仰角のみを算出し、
直接波仰角出力部が、前記第1仰角算出部で前記直接波仰角及び前記間接波仰角の両方が算出された場合は前記第1仰角算出部で算出された前記直接波仰角を出力し、前記第1仰角算出部で前記直接波仰角及び前記間接波仰角の両方が算出されなかった場合は前記第2仰角算出部で算出された前記直接波仰角を出力する、
ことを特徴とする。
The angle measuring method according to the present invention is:
The first elevation angle calculation unit calculates a direct wave elevation angle and an indirect wave elevation angle based on the received signal,
A second elevation angle calculator calculates only the direct wave elevation angle based on the received signal;
The direct wave elevation angle output unit outputs the direct wave elevation angle calculated by the first elevation angle calculation unit when both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are calculated by the first elevation angle calculation unit, When both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are not calculated by the first elevation angle calculation unit, the direct wave elevation angle calculated by the second elevation angle calculation unit is output.
It is characterized by that.

本発明に係る測角プログラムは、
受信信号に基づいて直接波仰角及び間接波仰角を算出する第1仰角算出手段、
前記受信信号に基づいて前記直接波仰角のみを算出する第2仰角算出手段、及び、
前記第1仰角算出手段で前記直接波仰角及び前記間接波仰角の両方が算出された場合は前記第1仰角算出手段で算出された前記直接波仰角を出力し、前記第1仰角算出手段で前記直接波仰角及び前記間接波仰角の両方が算出されなかった場合は前記第2仰角算出手段で算出された前記直接波仰角を出力する直接波仰角出力手段、
としてコンピュータを機能させるためのものである。
The angle measuring program according to the present invention is:
First elevation angle calculating means for calculating a direct wave elevation angle and an indirect wave elevation angle based on a received signal;
Second elevation angle calculating means for calculating only the direct wave elevation angle based on the received signal; and
When both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are calculated by the first elevation angle calculation means, the direct wave elevation angle calculated by the first elevation angle calculation means is output, and the first elevation angle calculation means outputs the direct wave elevation angle. Direct wave elevation angle output means for outputting the direct wave elevation angle calculated by the second elevation angle calculation means when both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are not calculated,
It is for making a computer function as.

本発明によれば、直接波のみならず間接波も考慮した上で直接波仰角を算出することにより、マルチパス環境下において短時間で高精度な測角が可能となる。これに加え、直接波のみの場合を想定した測角処理も併用しているため、マルチパスの影響の有無に関わらず測角が可能となる。   According to the present invention, by calculating a direct wave elevation angle in consideration of not only a direct wave but also an indirect wave, highly accurate angle measurement can be performed in a short time in a multipath environment. In addition to this, since the angle measurement processing assuming the case of only the direct wave is also used, angle measurement is possible regardless of the presence or absence of the influence of multipath.

実施形態1のレーダ装置を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a radar device according to a first embodiment. 図1における測角処理器(実施形態1の測角装置)を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the angle measuring processor (angle measuring apparatus of Embodiment 1) in FIG. 実施形態1において形成される受信ビームを示すグラフである。3 is a graph showing a reception beam formed in the first embodiment. マルチパス環境を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a multipath environment typically. 式(8)の算出結果を示すグラフであり、図5[A]は解が二個求められた場合の一例を示すグラフであり、図5[B]は解が二個求められなかった場合の一例を示すグラフである。It is a graph which shows the calculation result of Formula (8), FIG. 5 [A] is a graph which shows an example when two solutions are calculated | required, and FIG. 5 [B] is a case where two solutions are not calculated | required. It is a graph which shows an example. 図6[A]は実施形態1の測角方法の一例を示すフローチャートであり、図6[B]は実施形態1の測角プログラムを実行するコンピュータの一例を示すブロック図である。6A is a flowchart illustrating an example of the angle measurement method according to the first embodiment, and FIG. 6B is a block diagram illustrating an example of a computer that executes the angle measurement program according to the first embodiment. 実施形態2のレーダ装置の第一例(DBFを採用した場合)を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 1st example (when DBF is employ | adopted) of the radar apparatus of Embodiment 2. FIG. 実施形態2のレーダ装置の第二例(ABFを採用した場合)を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 2nd example (when ABF is employ | adopted) of the radar apparatus of Embodiment 2. FIG. 実施形態2において形成される受信ビームを示すグラフである。6 is a graph showing a reception beam formed in the second embodiment. 図10[A]はマルチパス環境下においてΔ/Σが複素平面上で円軌跡を描く様子を示すグラフであり、図10[B]は特許文献1記載の測角装置を示すブロック図である。FIG. 10A is a graph showing how Δ / Σ draws a circular locus on the complex plane in a multipath environment, and FIG. 10B is a block diagram showing the angle measuring device described in Patent Document 1. .

以下、上述の問題を解決した本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付す。   Hereinafter, embodiments of the present invention that solve the above-described problems will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals.

<実施形態1>
図1は、実施形態1のレーダ装置を示すブロック図である。図2は、図1における測角処理器を示すブロック図である。以下、これらの図面に基づき説明する。本実施形態1は、レーダ装置の他、測角装置、測角方法及び測角プログラムの実施形態も含む。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a radar apparatus according to the first embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing the angle measuring processor in FIG. Hereinafter, description will be given based on these drawings. The first embodiment also includes embodiments of the angle measuring device, the angle measuring method, and the angle measuring program in addition to the radar device.

本実施形態1の測角装置としての測角処理器5は、第1仰角算出部51、第2仰角算出部52及び直接波仰角出力部50を備えたことを特徴とする。第1仰角算出部51は、受信信号に基づいて直接波仰角及び間接波仰角を算出する。第2仰角算出部52は、受信信号に基づいて直接波仰角のみを算出する。直接波仰角出力部50は、第1仰角算出部51で直接波仰角及び間接波仰角の両方が算出された場合は第1仰角算出部51で算出された直接波仰角を出力し、第1仰角算出部51で直接波仰角及び間接波仰角の両方が算出されなかった場合は第2仰角算出部52で算出された直接波仰角を出力する。   The angle measuring device 5 as the angle measuring apparatus according to the first embodiment includes a first elevation angle calculating unit 51, a second elevation angle calculating unit 52, and a direct wave elevation angle output unit 50. The first elevation angle calculation unit 51 calculates a direct wave elevation angle and an indirect wave elevation angle based on the received signal. The second elevation angle calculation unit 52 calculates only the direct wave elevation angle based on the received signal. The direct wave elevation angle output unit 50 outputs the direct wave elevation angle calculated by the first elevation angle calculation unit 51 when the first elevation angle calculation unit 51 calculates both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle. When both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are not calculated by the calculation unit 51, the direct wave elevation angle calculated by the second elevation angle calculation unit 52 is output.

ここで、三本の受信ビームをビーム1、ビーム2、ビーム3とし、ビーム1についての受信信号を受信信号1とし、ビーム2についての受信信号を受信信号2とし、ビーム3についての受信信号を受信信号3とする。かつ、受信信号1が仰角の関数であるビームパターン1を含むとし、受信信号2が仰角の関数であるビームパターン2を含むとし、受信信号3が仰角の関数であるビームパターン3を含むとする。   Here, the three reception beams are beam 1, beam 2, and beam 3, the reception signal for beam 1 is reception signal 1, the reception signal for beam 2 is reception signal 2, and the reception signal for beam 3 is The received signal is 3. Further, it is assumed that the received signal 1 includes a beam pattern 1 that is a function of elevation angle, the received signal 2 includes a beam pattern 2 that is a function of elevation angle, and the received signal 3 includes a beam pattern 3 that is a function of elevation angle. .

このとき、第1仰角算出部51は、ビーム対選択部511及び仰角探索部512を有する、としてもよい。ビーム対選択部551は、三本の受信ビームの中から、ビーム1及びビーム2からなるビーム対1と、ビーム2及びビーム3からなるビーム対2とを選択する。仰角探索部512は、ビーム対1について、ビームパターン1とビームパターン2との商からなる位相補正項を重みとした受信信号2を、受信信号1から差し引いた複素数の位相を算出し、ビーム対2について、ビームパターン2とビームパターン3との商からなる位相補正項を重みとした受信信号3を、受信信号2から差し引いた複素数の位相を算出し、両者の位相の差が零又は180度の整数倍に等しくなる条件を満たす仰角を探索する。   At this time, the first elevation angle calculation unit 51 may include a beam pair selection unit 511 and an elevation angle search unit 512. The beam pair selection unit 551 selects the beam pair 1 composed of the beam 1 and the beam 2 and the beam pair 2 composed of the beam 2 and the beam 3 from the three reception beams. The elevation angle search unit 512 calculates a complex phase obtained by subtracting the received signal 2 from the received signal 1 with respect to the beam pair 1 by weighting the phase correction term consisting of the quotient of the beam pattern 1 and the beam pattern 2. 2, the complex phase obtained by subtracting the received signal 3 from the received signal 2 with the weight of the phase correction term consisting of the quotient of the beam pattern 2 and the beam pattern 3 is calculated, and the difference between the phases is zero or 180 degrees. Search for an elevation that satisfies a condition equal to an integer multiple of.

直接波仰角出力部50は、間接波判定部54及び直接波仰角抽出部55を有する、としてもよい。間接波判定部54は、第1仰角算出部51にて前記条件を満たす仰角が二個求められた場合は、第1仰角算出部51による算出結果を用いる判定をし、第1仰角算出部51にて前記条件を満たす仰角が二個求められなかった場合は、第2仰角算出部52による算出結果を用いる判定をする。直接波仰角抽出部55は、間接波判定部54が第1仰角算出部51による算出結果を用いる判定をしたときは、前記条件を満たす二個の仰角のうち大きい方を直接波仰角として出力する。第2仰角算出部52は、間接波判定部54が第2仰角算出部52による算出結果を用いる判定をしたときは、第2仰角算出部52による算出結果を直接波仰角として出力する。   The direct wave elevation angle output unit 50 may include an indirect wave determination unit 54 and a direct wave elevation angle extraction unit 55. The indirect wave determination unit 54 determines that the first elevation angle calculation unit 51 uses the calculation result by the first elevation angle calculation unit 51 when two elevation angles satisfying the above condition are obtained by the first elevation angle calculation unit 51. If two elevation angles satisfying the above conditions are not obtained, a determination is made using the calculation result by the second elevation angle calculation unit 52. When the indirect wave determination unit 54 determines that the calculation result by the first elevation angle calculation unit 51 is used, the direct wave elevation angle extraction unit 55 outputs the larger one of the two elevation angles satisfying the above condition as the direct wave elevation angle. . When the indirect wave determination unit 54 determines that the calculation result by the second elevation angle calculation unit 52 is used, the second elevation angle calculation unit 52 outputs the calculation result by the second elevation angle calculation unit 52 as a direct wave elevation angle.

測角処理器5は、パラメータ出力部53を更に備えてもよい。パラメータ出力部53は、前記算出に必要なパラメータを第1仰角算出部51及び第2仰角算出部52へ出力する。なお、パラメータ出力部53を省略して、パラメータ出力部53の機能を第1仰角算出部51及び第2仰角算出部52のそれぞれに持たせてもよい。   The angle measurement processor 5 may further include a parameter output unit 53. The parameter output unit 53 outputs parameters necessary for the calculation to the first elevation angle calculation unit 51 and the second elevation angle calculation unit 52. The parameter output unit 53 may be omitted, and the function of the parameter output unit 53 may be provided to each of the first elevation angle calculation unit 51 and the second elevation angle calculation unit 52.

本実施形態1のレーダ装置10は、レーダ用の送信電波を放射するとともに、前記送信電波に対応する目標からの反射波を受信する空中線1と、高周波信号を空中線1に出力するともに空中線1で受信された信号を検波する送受信器2と、送受信器2による受信処理後の信号から複数の受信ビームを形成するとともに、形成した各受信ビームでの受信信号を抽出するビーム形成器3と、ビーム形成器3で形成された各ビームでの受信信号に基づいて目標を検出する目標検出器4と、目標検出器4で前記目標が検出された場合にビーム形成器3で形成された受信信号の中から測角処理に必要な受信ビームを選択するとともに、前記受信ビームにより得られた受信信号を選択又は形成するビーム選択器6と、前記選択された受信ビーム及び当該受信ビームにより算出された受信信号に基づいて測角処理を行う測角処理器5と、を備えている。   The radar apparatus 10 according to the first embodiment radiates a transmission wave for radar and receives an reflected wave from a target corresponding to the transmission radio wave, and outputs a high-frequency signal to the antenna 1 while using the antenna 1. A transmitter / receiver 2 for detecting a received signal, a beam former 3 for forming a plurality of reception beams from a signal after reception processing by the transmitter / receiver 2, and extracting a reception signal in each formed reception beam; A target detector 4 for detecting a target based on the received signal in each beam formed by the former 3 and a received signal formed by the beam former 3 when the target detector 4 detects the target. A beam selector 6 that selects a reception beam necessary for angle measurement processing and selects or forms a reception signal obtained by the reception beam, and the selected reception beam and the reception beam. It includes a angle measuring processor 5 for performing angle measuring process based on the received signal calculated by the beam, the.

ビーム形成器3は、測角処理に必要な受信信号を全て同時刻に形成し、第1仰角算出部51における処理に必要となる三本以上の受信ビーム及び第2仰角算出部52における処理に必要となる受信ビームを形成する、としてもよい。ビーム選択器6は、第1仰角算出部51における処理に必要となる三本の受信ビームを選択する、としてもよい。   The beam former 3 forms all the reception signals necessary for the angle measurement processing at the same time, and performs the processing in the second elevation angle calculation unit 52 and the three or more reception beams necessary for the processing in the first elevation angle calculation unit 51. A necessary reception beam may be formed. The beam selector 6 may select three reception beams necessary for processing in the first elevation angle calculation unit 51.

以下、本実施形態1について更に詳しく説明する。   Hereinafter, the first embodiment will be described in more detail.

本実施形態1のレーダ装置10は、空中線1、送受信器2、ビーム形成器3、目標信号検出器4、ビーム選択器6、及び、測角装置としての測角処理器5を備えている。ビーム形成器3、目標信号検出器4、ビーム選択器6及び測角処理器5は、信号処理器8を構成している。   A radar apparatus 10 according to the first embodiment includes an antenna 1, a transceiver 2, a beam former 3, a target signal detector 4, a beam selector 6, and an angle measurement processor 5 as an angle measurement apparatus. The beam former 3, the target signal detector 4, the beam selector 6, and the angle measurement processor 5 constitute a signal processor 8.

送受信器2は、高周波信号を空中線1へ出力する。すると、空中線1は、高周波信号を空中の所定の方向に向けて放射するとともに、目標から反射された電波を受信し、受信した高周波信号を送受信器2へ出力する。送受信器2は、空中線1より送られた受信信号を検波し、A/D変換してディジタル受信信号としてビーム形成器3に送る。   The transceiver 2 outputs a high frequency signal to the antenna 1. Then, the antenna 1 radiates a high-frequency signal in a predetermined direction in the air, receives a radio wave reflected from the target, and outputs the received high-frequency signal to the transceiver 2. The transceiver 2 detects the received signal sent from the antenna 1, A / D converts it, and sends it as a digital received signal to the beam former 3.

ビーム形成器3は、送受信器2から送られてくる複数のディジタル受信信号に基づいて、三本以上の受信ビームを同時に形成するとともに、形成した各受信ビームでの受信信号を算出する。受信ビームの形成には、通常、ディジタルビーム形成(DBF)技術が使われるが、アナログビーム形成(ABF)技術を使っても良い。   Based on a plurality of digital reception signals sent from the transceiver 2, the beam former 3 simultaneously forms three or more reception beams and calculates a reception signal for each formed reception beam. In general, a digital beam forming (DBF) technique is used for forming the reception beam, but an analog beam forming (ABF) technique may be used.

図4に示すように、直接波12は目標11から空中線1に直接到来し、間接波13は目標11から地面又は海面14を経て空中線1に到来する。   As shown in FIG. 4, the direct wave 12 arrives directly at the aerial line 1 from the target 11, and the indirect wave 13 arrives at the aerial line 1 from the target 11 via the ground or the sea surface 14.

図3は受信ビーム形成の概念図を示す。図3では、例えば三本の受信ビームを、仰角θ方向に所定の間隔で形成した場合を示している。各受信ビームをそれぞれビーム1、ビーム2、ビーム3としたとき、算出される各受信ビームでの受信信号出力をそれぞれΣ1、Σ2、Σ3とする。また、n番目(n=1、2、3)の仰角θにおけるビームパターンを、仰角θの関数Sn(θ)とする。ここで、各ビームパターンS(θ)は既知であるとするが、その形状については特に指定はない。三本の受信ビームを同時に形成するため、直接波と間接波との相対位相差はどの受信ビームも同じであり、また、各ビームパターンが仰角に対して異なるので相対振幅比は受信ビームごとに異なる。よって、各受信ビームでの受信値Σ1〜Σ3はそれぞれ以下の式で表される。 FIG. 3 shows a conceptual diagram of reception beam forming. FIG. 3 shows a case where, for example, three reception beams are formed at predetermined intervals in the elevation angle θ direction. When the received beams are beam 1, beam 2, and beam 3, respectively, the calculated received signal output in each received beam is Σ 1 , Σ 2 , and Σ 3 , respectively. The beam pattern at the nth (n = 1, 2, 3) elevation angle θ is defined as a function Sn (θ) of the elevation angle θ. Here, it is assumed that each beam pattern S (θ) is known, but the shape is not particularly specified. Since three received beams are formed simultaneously, the relative phase difference between the direct wave and the indirect wave is the same for all received beams, and the relative amplitude ratio is different for each received beam because each beam pattern is different from the elevation angle. Different. Therefore, the reception values Σ 1 to Σ 3 in each reception beam are expressed by the following equations, respectively.

Σ1=Rt1-jφ'[S1(α)+γS1(β)e-jφ] ・・・(1)
Σ2=Rt1-jφ'[S2(α)+γS2(β)e-jφ] ・・・(2)
Σ3=Rt1-jφ'[S3(α)+γS3(β)e-jφ] ・・・(3)
α:直接波の仰角
β:間接波の仰角
t1:直接波の振幅強度
φ’:直接波の絶対位相
γ:直接波に対する間接波の相対振幅比
φ:直接波に対する間接波の相対位相差
Σ 1 = R t1 e −jφ ′ [S 1 (α) + γS 1 (β) e −jφ ]] (1)
Σ 2 = R t1 e −jφ ′ [S 2 (α) + γS 2 (β) e −jφ ]] (2)
Σ 3 = R t1 e −jφ ′ [S 3 (α) + γS 3 (β) e −jφ ]] (3)
α: Elevation angle of direct wave β: Elevation angle of indirect wave R t1 : Amplitude intensity of direct wave φ ': Absolute phase of direct wave γ: Relative amplitude ratio of indirect wave to direct wave φ: Relative phase difference of indirect wave to direct wave

図3の例では、受信ビームとして互いに仰角の異なる三本の同時マルチビームとし、ビーム形成器3で算出される受信信号出力をΣ1、Σ2、Σ3とした。しかし、必要に応じてモノパルスビームの形成演算を行い、Σ、Δ各ビームでの受信出力信号を算出することも可能である。 In the example of FIG. 3, three simultaneous multi-beams having different elevation angles are used as reception beams, and reception signal outputs calculated by the beam former 3 are Σ 1 , Σ 2 , and Σ 3 . However, it is also possible to calculate a reception output signal for each of the Σ and Δ beams by performing a monopulse beam forming operation as necessary.

目標信号検出器4は、ビーム形成器3で形成された各受信ビームの受信信号とあらかじめ設定された目標検出しきい値とを比較して、しきい値以上の受信信号を目標信号であると判定して目標信号を検出する。   The target signal detector 4 compares the reception signal of each reception beam formed by the beam former 3 with a preset target detection threshold, and determines that the reception signal equal to or higher than the threshold is the target signal. Determine and detect the target signal.

ビーム選択器6は、同時マルチビームの数が四本以上の場合に三本の受信ビーム及びその受信ビームにより算出された受信信号Σ1、Σ2、Σ3を選択し、測角処理器5に送る。複数の仰角の受信ビームで目標が検出された場合は、通常、最大値を検出した受信ビームとその上下の受信ビームを含めた三本を選択する。また、同時マルチビームの数が三本の場合は、それらの全ての受信ビーム及び受信信号Σ1、Σ2、Σ3を選択する。 The beam selector 6 selects three received beams and received signals Σ 1 , Σ 2 , and Σ 3 calculated by the received beams when the number of simultaneous multi-beams is four or more, and the angle measuring processor 5 Send to. When a target is detected by a plurality of reception beams having a plurality of elevation angles, normally, three beams including the reception beam that has detected the maximum value and the reception beams above and below it are selected. When the number of simultaneous multi-beams is three, all the received beams and received signals Σ 1 , Σ 2 , and Σ 3 are selected.

測角処理器5は、検出された目標に対して、測角演算を行って、直接波の仰角を算出する。ここで、測角処理器5は、図2に示す通り、第1仰角算出部51、第2仰角算出部52、パラメータ出力部53、間接波判定部54、直接波仰角抽出部55から構成される。   The angle measurement processor 5 performs angle measurement on the detected target to calculate the elevation angle of the direct wave. Here, the angle measurement processor 5 includes a first elevation angle calculation unit 51, a second elevation angle calculation unit 52, a parameter output unit 53, an indirect wave determination unit 54, and a direct wave elevation angle extraction unit 55, as shown in FIG. The

第1仰角算出部51は、本発明の仰角推定方式に基づいて、マルチパス環境下における直接波仰角α及び間接波仰角βを算出する手段である。詳細については後述するが、第1仰角算出部51では、間接波の影響が無視できる場合に、直接波仰角αの推定が困難になる。   The first elevation angle calculation unit 51 is means for calculating the direct wave elevation angle α and the indirect wave elevation angle β in a multipath environment based on the elevation angle estimation method of the present invention. Although details will be described later, in the first elevation angle calculation unit 51, when the influence of the indirect wave can be ignored, it is difficult to estimate the direct wave elevation angle α.

一方、第2仰角算出部52は、目標からの反射波のうち間接波の影響が無視できる場合において、間接波が受信されずに直接波のみの場合を想定した測角方式に基づいて測角処理を行う。その処理方法としては、既存のモノパルス測角や振幅比較測角を用いることができる。
On the other hand, when the influence of the indirect wave among the reflected waves from the target can be ignored, the second elevation angle calculation unit 52 measures the angle based on the angle measurement method assuming that only the direct wave is received without receiving the indirect wave. Process. As the processing method, existing monopulse angle measurement or amplitude comparison angle measurement can be used.

パラメータ出力部53は、第1仰角算出部51及び第2仰角算出部52における計算に必要なパラメータを、それぞれの第1仰角算出部51及び第2仰角算出部52に出力する。第1仰角算出部51に対しては、与えられたθの値に対するビームパターンS1(θ)、S2(θ)、S3(θ)の値が出力される。これらの値は、あらかじめパラメータ出力部53に記憶されている、又はパラメータ出力部53にて算出される、ことにより出力可能となる。 The parameter output unit 53 outputs parameters necessary for calculation in the first elevation angle calculation unit 51 and the second elevation angle calculation unit 52 to the first elevation angle calculation unit 51 and the second elevation angle calculation unit 52, respectively. The first elevation angle calculation unit 51 outputs the values of the beam patterns S 1 (θ), S 2 (θ), and S 3 (θ) with respect to the given value of θ. These values can be output by being stored in the parameter output unit 53 in advance or calculated by the parameter output unit 53.

間接波判定部54は、第1仰角算出部51における算出結果から、直接波仰角αを求めるか否かを判定する。つまり、第1仰角算出部51にて仰角に関する解が二個(θ1、θ2)算出された場合は、その結果を直接波仰角抽出部55に出力する。一方、第1仰角算出部51にて解が二個算出されなかった場合は、第2仰角算出部52に進む。 The indirect wave determination unit 54 determines whether or not to obtain the direct wave elevation angle α from the calculation result in the first elevation angle calculation unit 51. That is, when two solutions (θ 1 , θ 2 ) related to the elevation angle are calculated by the first elevation angle calculation unit 51, the result is directly output to the wave elevation angle extraction unit 55. On the other hand, if two solutions are not calculated by the first elevation angle calculation unit 51, the process proceeds to the second elevation angle calculation unit 52.

直接波仰角抽出部55は、第1仰角算出部51にて仰角に関する二個の解θ1、θ2が算出された場合、両者のうち大きい方を直接波仰角αとして出力する。 When the first elevation angle calculation unit 51 calculates two solutions θ 1 and θ 2 for the elevation angle, the direct wave elevation angle extraction unit 55 outputs the larger one of the two as the direct elevation angle α.

次に、第1仰角算出部51について、図面を参照して詳細に説明する。図2における第1仰角算出部51は、ビーム対選択部511及び仰角探索部512から構成される。   Next, the first elevation angle calculation unit 51 will be described in detail with reference to the drawings. The first elevation angle calculation unit 51 in FIG. 2 includes a beam pair selection unit 511 and an elevation angle search unit 512.

ビーム対選択部511は、ビーム選択器6にて選ばれた三個の受信ビームの中から、二個の受信ビームから形成されるビーム対を二組選択する。ここで、それぞれのビーム対を、ビーム1及びビーム2からなるビーム対1、ビーム2及びビーム3からなるビーム対2とする。なお、図3の例では低仰角方向に向かってビーム1、2、3としているが、ビーム番号の振り方は任意である。   The beam pair selection unit 511 selects two sets of beam pairs formed from two reception beams from the three reception beams selected by the beam selector 6. Here, the respective beam pairs are referred to as a beam pair 1 composed of a beam 1 and a beam 2, and a beam pair 2 composed of a beam 2 and a beam 3. In addition, in the example of FIG. 3, although it is set as the beams 1, 2, and 3 toward the low elevation angle direction, how to assign a beam number is arbitrary.

仰角探索部512は、二組のビーム対の受信値、及びパラメータ出力部53に記憶されているビームパターンS1(θ)、S2(θ)、S3(θ)を参照し、それぞれのビーム対から算出される以下の式(4)の値と式(5)の値とが等しくなるθを探索する。 The elevation angle search unit 512 refers to the received values of the two pairs of beams and the beam patterns S 1 (θ), S 2 (θ), and S 3 (θ) stored in the parameter output unit 53, respectively. A search is made for θ where the value of the following equation (4) calculated from the beam pair is equal to the value of equation (5).

arg(Σ1−(S1(θ)/S2(θ))・Σ2) ・・・(4)
arg(Σ2−(S2(θ)/S3(θ))・Σ3) ・・・(5)
arg (Σ 1 − (S 1 (θ) / S 2 (θ)) · Σ 2 ) (4)
arg (Σ 2 − (S 2 (θ) / S 3 (θ)) · Σ 3 ) (5)

式(4)は、ビーム対1について、ビームパターンS1(θ)とS2(θ)の商S1(θ)/S2(θ)からなる位相補正項を重みとした受信信号Σ2を、受信信号Σ1から差し引いた複素数の位相を求める計算となっている。同様に式(5)は、ビーム対2について、ビームパターンS2(θ)とS3(θ)の商S2(θ)/S3(θ)からなる位相補正項を重みとした受信信号Σ3を、受信信号Σ2から差し引いた複素数の位相を求める計算となっている。ただし、与えられたθに対して、S1(θ)/S2(θ)及びS2(θ)/S3(θ)の値が一意に決まるものとする。 Equation (4) is obtained for the beam pair 1 by using the received signal Σ 2 with the phase correction term composed of the quotients S 1 (θ) / S 2 (θ) of the beam patterns S 1 (θ) and S 2 (θ) as a weight. Is obtained by subtracting from the received signal Σ 1 the complex phase. Similarly, for the beam pair 2, Expression (5) is a received signal weighted by a phase correction term consisting of the quotients S 2 (θ) / S 3 (θ) of the beam patterns S 2 (θ) and S 3 (θ). In this calculation, a complex phase obtained by subtracting Σ 3 from the received signal Σ 2 is obtained. However, the values of S 1 (θ) / S 2 (θ) and S 2 (θ) / S 3 (θ) are uniquely determined for a given θ.

このとき、式(4)、(5)の括弧内は、式(1)〜(3)を代入して整理すると、それぞれ以下のように表される。
Σ1−(S1(θ)/S2(θ))・Σ2
=[S1(α)−(S1(θ)/S2(θ))・S2(α)]Rt1-jφ'
+[S1(β)−(S1(θ)/S2(θ))・S2(β)]・Rt1γe-j(φ'+φ)
・・・(6)
Σ2−(S2(θ)/S3(θ))・Σ3
=[S2(α)−(S2(θ)/S3(θ))・S3(α)]Rt1-jφ'
+[S2(β)−(S2(θ)/S3(θ))・S3(β)]・Rt1γe-j(φ'+φ)
・・・(7)
At this time, the parentheses in the expressions (4) and (5) are expressed as follows when the expressions (1) to (3) are substituted and arranged.
Σ 1 − (S 1 (θ) / S 2 (θ)) · Σ 2
= [S 1 (α) − (S 1 (θ) / S 2 (θ)) · S 2 (α)] R t1 e −jφ ′
+ [S 1 (β) − (S 1 (θ) / S 2 (θ)) · S 2 (β)] · R t1 γe −j (φ ′ + φ)
... (6)
Σ 2 − (S 2 (θ) / S 3 (θ)) · Σ 3
= [S 2 (α) − (S 2 (θ) / S 3 (θ)) · S 3 (α)] R t1 e −jφ ′
+ [S 2 (β) − (S 2 (θ) / S 3 (θ)) · S 3 (β)] · R t1 γe −j (φ ′ + φ)
... (7)

ここで、θ=αにおいて、式(6)、(7)の位相の項がともにe-j(φ'+φ)となるため(∵右辺第1項=0)、両者の位相が等しくなる。同様にθ=βにおいても、式(6)、(7)の位相の項がともにe-jφ'となるため(∵右辺第2項=0)、両者の位相差は零又はπの整数倍に等しくなる。このことは、θが直接波仰角α又は間接波仰角βに等しいときには、式(4)の値と式(5)の値との差が零又はπの整数倍に等しくなることを意味する。 Here, at θ = α, the phase terms in the equations (6) and (7) are both e −j (φ ′ + φ) (∵first term = 0 on the right side), so that the phases of both are equal. . Similarly, even when θ = β, the phase terms in equations (6) and (7) are both e −jφ ′ (the second term on the right side = 0), so the phase difference between them is zero or an integral multiple of π. Is equal to This means that when θ is equal to the direct wave elevation angle α or the indirect wave elevation angle β, the difference between the value of equation (4) and the value of equation (5) is equal to zero or an integer multiple of π.

直接波に対する間接波の相対振幅比γが零でない場合、式(4)の値と式(5)の値との差が零又はπの整数倍に等しくなるθを探索すると、解として二個求まる。探索された二つの解をそれぞれθ1、θ2とすると、それぞれ直接波仰角α、間接波仰角βのいずれかに相当することになる。ここで、図4に示したマルチパス環境下における直接波12と間接波13との角度関係から分かるように、θ1、θ2のうち大きい方が直接波仰角αに相当することから、直接波仰角αの推定が可能となる。つまり、間接波13の影響を受けている場合においては、仰角探索部512にて直接波仰角α及び間接波仰角βに相当するθ1、θ2を求められることを意味する。 When the relative amplitude ratio γ of the indirect wave to the direct wave is not zero, when searching for θ where the difference between the value of the equation (4) and the value of the equation (5) is equal to zero or an integer multiple of π, two solutions are obtained. I want. When the two searched solutions are θ 1 and θ 2 , respectively, they correspond to either the direct wave elevation angle α or the indirect wave elevation angle β. Here, as can be seen from the angular relationship between the direct wave 12 and the indirect wave 13 in the multipath environment shown in FIG. 4, the larger one of θ 1 and θ 2 corresponds to the direct wave elevation angle α. The wave elevation angle α can be estimated. In other words, in the case of being influenced by the indirect wave 13, it means that the elevation angle search unit 512 can obtain θ 1 and θ 2 corresponding to the direct wave elevation angle α and the indirect wave elevation angle β.

一方、γが零とみなせる場合、式(6)及び式(7)の右辺第2項がともに零となるため、θの値に関わらず式(4)と式(5)とが常に等しくなり、直接波仰角α又は間接波仰角βの推定が不可能となる。つまり、間接波の影響を受けていない場合は、仰角探索部512にて直接波仰角α又は間接波仰角βを測角することは不可となる。   On the other hand, when γ can be assumed to be zero, the second term on the right side of equations (6) and (7) is both zero, so equations (4) and (5) are always equal regardless of the value of θ. The direct wave elevation angle α or the indirect wave elevation angle β cannot be estimated. In other words, when it is not affected by the indirect wave, the elevation angle search unit 512 cannot measure the direct wave elevation angle α or the indirect wave elevation angle β.

なお、式(4)と式(5)との差が零又はπの整数倍に等しくなるθの値を探索する実施形態としては、例えばθとして取り得る値の範囲を指定し、θの値を変化させながら式(6)の実部・虚部の比と、(7)の実部・虚部の比とを比較し、両者が同じ値となるθを探索する方法や、以下の式(8)が最小となるθの値を探索する方法がある。   As an embodiment for searching for a value of θ in which the difference between Equation (4) and Equation (5) is equal to zero or an integer multiple of π, for example, a range of possible values for θ is specified, and the value of θ The ratio of the real part / imaginary part of the equation (6) and the ratio of the real part / imaginary part of the equation (7) are compared while searching for θ that has the same value. There is a method of searching for the value of θ that minimizes (8).

argmin|arg(Σ1−(S1(θ)/S2(θ))・Σ2
−arg(Σ1−(S1(θ)/S3(θ))・Σ3)| ・・・(8)
arg min | arg (Σ 1 − (S 1 (θ) / S 2 (θ)) · Σ 2 )
−arg (Σ 1 − (S 1 (θ) / S 3 (θ)) · Σ 3 ) | (8)

式(8)が最小になるθの値においては、式(6)と式(7)とから算出される値の差は零である。   At the value of θ at which Equation (8) is minimized, the difference between the values calculated from Equation (6) and Equation (7) is zero.

図5は式(8)の算出結果の例を示す図である。図5[A]の例のように解が二個求められた場合は、二つの解θ1、θ2が直接波仰角抽出部55に出力され、両者のうち大きい方が直接波仰角αとして出力される。一方、図5[B]の例のように解が二個求められなかった場合は、第2仰角算出部52に進む。なお、θの探索方法については特に制限はない。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a calculation result of Expression (8). When two solutions are obtained as in the example of FIG. 5A, the two solutions θ 1 and θ 2 are output to the direct wave elevation angle extraction unit 55, and the larger one of them is the direct wave elevation angle α. Is output. On the other hand, when two solutions are not obtained as in the example of FIG. 5B, the process proceeds to the second elevation angle calculation unit 52. In addition, there is no restriction | limiting in particular about the search method of (theta).

以上より、本実施形態1のレーダ装置10によれば、第1仰角算出部51を有する測角処理器5を用いたことにより、マルチパス環境下における直接波仰角の測角を短時間で高精度に行うことが可能となる。また、直接波のみの場合を想定した測角方式基づく第2仰角算出部52を組み合わせることにより、マルチパスの影響がない場合にも測角が可能となる。   As described above, according to the radar apparatus 10 of the first embodiment, by using the angle measurement processor 5 having the first elevation angle calculation unit 51, the measurement of the direct wave elevation angle in a multipath environment can be performed in a short time. It becomes possible to carry out with accuracy. In addition, by combining the second elevation angle calculation unit 52 based on an angle measurement method assuming only a direct wave, angle measurement is possible even when there is no multipath effect.

次に、本実施形態1の測角方法及び測角プログラムについて説明する。   Next, the angle measurement method and angle measurement program of Embodiment 1 will be described.

本実施形態1の測角方法は、本実施形態1の測角装置の動作を、方法の発明として捉えたものである。すなわち、本実施形態1の測角方法は、次のステップを有する。第1仰角算出部51が、受信信号に基づいて直接波仰角及び間接波仰角を算出するステップ。第2仰角算出部52が、受信信号に基づいて直接波仰角のみを算出するステップ。直接波仰角出力部50が、第1仰角算出部51で直接波仰角及び間接波仰角の両方が算出された場合は第1仰角算出部51で算出された直接波仰角を出力し、第1仰角算出部51で直接波仰角及び間接波仰角の両方が算出されなかった場合は第2仰角算出部52で算出された直接波仰角を出力するステップ。   The angle measurement method according to the first embodiment captures the operation of the angle measurement device according to the first embodiment as a method invention. That is, the angle measuring method according to the first embodiment includes the following steps. The first elevation angle calculation unit 51 calculates a direct wave elevation angle and an indirect wave elevation angle based on the received signal. The second elevation angle calculation unit 52 calculates only the direct wave elevation angle based on the received signal. When the direct wave elevation angle output unit 50 calculates both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle by the first elevation angle calculation unit 51, the direct wave elevation angle output unit 50 outputs the direct wave elevation angle calculated by the first elevation angle calculation unit 51, and the first elevation angle A step of outputting the direct wave elevation angle calculated by the second elevation angle calculation unit 52 when both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are not calculated by the calculation unit 51.

換言すると、図6[A]に示すように、受信信号に基づいて直接波仰角及び間接波仰角を算出し(ステップ201)、直接波仰角及び間接波仰角の両方が算出された否かを判定し(ステップ202)、直接波仰角及び間接波仰角の両方が算出されればその算出された直接波仰角を出力し(ステップ203)、直接波仰角及び間接波仰角の両方が算出されなければ、受信信号に基づいて直接波仰角のみを算出し(ステップ204)、その算出された直接波仰角を出力する(ステップ205)。   In other words, as shown in FIG. 6A, the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are calculated based on the received signal (step 201), and it is determined whether both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are calculated. If both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are calculated, the calculated direct wave elevation angle is output (step 203). If both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are not calculated, Only the direct wave elevation angle is calculated based on the received signal (step 204), and the calculated direct wave elevation angle is output (step 205).

本実施形態1の測角装置の各部を、コンピュータで実現してもよい。本実施形態1の測角プログラムは、本実施形態1の測角装置の各部としてコンピュータを機能させるものである。図6[B]に示すように、コンピュータ300は、CPU301、ROM302、RAM303及び入出力インタフェース304等を備える一般的なものでよい。すなわち、本実施形態1の測角プログラムは、受信信号に基づいて直接波仰角及び間接波仰角を算出する第1仰角算出手段(第1仰角算出部51に相当)、受信信号に基づいて直接波仰角のみを算出する第2仰角算出手段(第2仰角算出部52に相当)、及び、第1仰角算出手段で直接波仰角及び間接波仰角の両方が算出された場合は第1仰角算出手段で算出された直接波仰角を出力し、第1仰角算出手段で直接波仰角及び間接波仰角の両方が算出されなかった場合は第2仰角算出手段で算出された直接波仰角を出力する直接波仰角出力手段(直接波仰角出力部50に相当)、としてコンピュータ300を機能させるためのものである。   Each part of the angle measuring device according to the first embodiment may be realized by a computer. The angle measurement program according to the first embodiment causes a computer to function as each unit of the angle measurement apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 6B, the computer 300 may be a general computer including a CPU 301, a ROM 302, a RAM 303, an input / output interface 304, and the like. That is, the angle measurement program according to the first embodiment includes a first elevation angle calculation unit (corresponding to the first elevation angle calculation unit 51) that calculates a direct wave elevation angle and an indirect wave elevation angle based on the received signal, and a direct wave based on the received signal. Second elevation angle calculation means for calculating only the elevation angle (corresponding to the second elevation angle calculation unit 52), and when both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are calculated by the first elevation angle calculation means, the first elevation angle calculation means Direct wave elevation angle that outputs the calculated direct wave elevation angle, and outputs the direct wave elevation angle calculated by the second elevation angle calculation means when neither the direct wave elevation angle nor the indirect wave elevation angle is calculated by the first elevation angle calculation means This is for causing the computer 300 to function as output means (corresponding to the direct wave elevation angle output unit 50).

CPU301は、ROM302又はRAM303から本測角プログラムを読み出し、解釈し、実行する。本測角プログラムは、非一時的な記録媒体(non-transitory storage medium)、例えば光ディスク、半導体メモリなどに記録されてもよい。その場合、本測角プログラムは、記録媒体からコンピュータ300によって読み出され、実行される。   The CPU 301 reads out the angle measurement program from the ROM 302 or the RAM 303, interprets it, and executes it. The angle measurement program may be recorded on a non-transitory storage medium, such as an optical disk or a semiconductor memory. In this case, the angle measurement program is read from the recording medium by the computer 300 and executed.

本実施形態1の測角方法及び測角プログラムは、本実施形態1の測角装置の他の構成、本実施形態1のレーダ装置の構成、又は後述する実施形態2のレーダ装置の構成に準じて、複雑にしてもよい。本実施形態1の測角方法及び測角プログラムによれば、本実施形態1の測角装置と同様の効果を奏する。   The angle measurement method and angle measurement program of the first embodiment conform to other configurations of the angle measurement device of the first embodiment, the configuration of the radar device of the first embodiment, or the configuration of the radar device of the second embodiment to be described later. It may be complicated. According to the angle measurement method and angle measurement program of the first embodiment, the same effects as those of the angle measurement apparatus of the first embodiment can be obtained.

<実施形態2>
実施形態1では、時分割せずに同時刻に形成された三本の受信ビームの中から選択された二組のビーム対を用いて、測角処理を行った。これに対し、本実施形態2では、同時に形成する受信ビームを二本とし、二本の受信ビームを二回に分けて形成することにより測角処理を行う。この場合でも、実施形態1同様にマルチパス環境下における直接波仰角の推定が可能となる。以下では、実施形態1とは異なる点について説明する。
<Embodiment 2>
In the first embodiment, angle measurement processing is performed using two sets of beam pairs selected from three reception beams formed at the same time without time division. On the other hand, in the second embodiment, the angle measurement process is performed by using two reception beams to be formed simultaneously and forming the two reception beams in two steps. Even in this case, it is possible to estimate the direct wave elevation angle in a multipath environment as in the first embodiment. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described.

実施形態1は、少なくとも三本の受信ビームを同時に形成する必要があるため、DBFを採用することが前提となった。これに対し、本実施形態2は、同時に形成する受信ビームが二本で済むため、ABFでも容易に採用可能である。   In the first embodiment, it is necessary to form at least three reception beams at the same time. Therefore, it is assumed that DBF is adopted. On the other hand, the second embodiment can be easily adopted even with ABF because only two reception beams are formed simultaneously.

図7及び図8に示すように、本実施形態2のレーダ装置10a、10bは、異なる時刻に得られた受信信号を同じ時刻に得られた受信信号に変換する時刻差補正処理器7を、更に備えたことを特徴とする。図7は、本実施形態2においてDBFを採用した場合におけるレーダ装置10aを示すブロック図である。図1に示した実施形態1のレーダ装置を示すブロック図と比較すると、時刻差補正処理器7が新たに設けられていることが分かる。これらの動作については後述する。   As shown in FIGS. 7 and 8, the radar apparatuses 10a and 10b according to the second embodiment include a time difference correction processor 7 that converts received signals obtained at different times into received signals obtained at the same time. It is further provided with the feature. FIG. 7 is a block diagram showing the radar apparatus 10a when DBF is employed in the second embodiment. Compared with the block diagram showing the radar apparatus of the first embodiment shown in FIG. 1, it can be seen that a time difference correction processor 7 is newly provided. These operations will be described later.

一方、ABFを採用した場合におけるレーダ装置10bを示すブロック図を、図8に示す。ABF採用時とDBF採用時とでは、目標検出及び測角処理を行う際に必要となる受信信号を得る方法が異なる。そのため、図8のレーダ装置10bでは、送受信器2bの構成が図7と異なり、信号処理器8b内のビーム形成器が不要となる点が図7と異なる。図8のレーダ装置10bのその他の構成については、図7に示したDBF採用時と同じである。   On the other hand, FIG. 8 shows a block diagram showing the radar apparatus 10b when ABF is adopted. A method for obtaining a received signal required for performing target detection and angle measurement processing differs between when ABF is employed and when DBF is employed. Therefore, the radar apparatus 10b of FIG. 8 differs from that of FIG. 7 in that the configuration of the transmitter / receiver 2b is different from that of FIG. 7, and the beam former in the signal processor 8b is not necessary. The other configuration of the radar apparatus 10b of FIG. 8 is the same as when the DBF shown in FIG. 7 is adopted.

次に、実施形態2における動作について詳細に説明する。図9は受信ビームの概念図を示す。異なる時刻t1、t2にそれぞれ二本の受信ビームが仰角方向に所定の間隔で形成されている。このとき、時刻t1に形成された二本の受信ビームうちの一本と、時刻t2に形成された二本の受信ビームのうちの一本とは、同一のビーム形状で、かつ仰角方向も同じである。この受信ビームをビーム2とし、時刻t1に形成された残りの受信ビームをビーム1とし、時刻t2に形成された残りの受信ビームをビーム3とする。なお、ビーム1とビーム2の形状は異なるものとする。   Next, the operation in the second embodiment will be described in detail. FIG. 9 shows a conceptual diagram of the reception beam. At different times t1 and t2, two received beams are formed at predetermined intervals in the elevation direction. At this time, one of the two reception beams formed at time t1 and one of the two reception beams formed at time t2 have the same beam shape and the same elevation angle direction. It is. This received beam is referred to as beam 2, the remaining received beam formed at time t1 is referred to as beam 1, and the remaining received beam formed at time t2 is referred to as beam 3. It is assumed that the shapes of the beam 1 and the beam 2 are different.

ここで、時刻t1においてビーム1により検出された受信信号をΣ1、ビーム2により検出された受信信号をΣ2とし、時刻t2においてビーム2により検出された受信信号をΣ2'、ビーム3により検出された受信信号をΣ3'とする。ただし、ダッシュ記号(’)の無い場合が時刻t1における受信信号を意味し、ダッシュ記号(’)の有る場合が時刻t2における受信信号を意味する。このとき、時刻t1、t2における直接波の信号強度及び絶対位相は異なるが、直接波と間接波との相対振幅比及び相対位相差は変化しないと考えられる。よって、各受信信号はそれぞれ以下の式で表される。 Here, the received signal detected by beam 1 at time t1 is Σ 1 , the received signal detected by beam 2 is Σ 2 , the received signal detected by beam 2 at time t 2 is Σ 2 ′, and beam 3 is used. Let the detected received signal be Σ 3 '. However, the case without the dash symbol (') means the received signal at time t1, and the case with the dash symbol (') means the received signal at time t2. At this time, although the signal intensity and absolute phase of the direct wave at times t1 and t2 are different, it is considered that the relative amplitude ratio and the relative phase difference between the direct wave and the indirect wave do not change. Therefore, each received signal is represented by the following equation.

Σ1=Rt1-jφ't1[S1(α)+γS1(β)e-jφ] ・・・(9)
Σ2=Rt1-jφ't1[S2(α)+γS2(β)e-jφ] ・・・(10)
Σ2'=Rt2-jφ't2[S2(α)+γS2(β)e-jφ] ・・・(11)
Σ3'=Rt2-jφ't2[S3(α)+γS3(β)e-jφ] ・・・(12)
α: 直接波の仰角
β: 間接波の仰角
t1: 時刻t1における直接波の振幅強度
t2: 時刻t2における直接波の振幅強度
φ't1: 時刻t1における直接波の絶対位相
φ't2: 時刻t2における直接波の絶対位相
γ: 直接波に対する間接波の相対振幅比
φ: 直接波に対する間接波の相対位相差
Σ 1 = R t1 e −jφ′t1 [S 1 (α) + γS 1 (β) e −jφ ]] (9)
Σ 2 = R t1 e −jφ′t1 [S 2 (α) + γS 2 (β) e −jφ ]] (10)
Σ 2 ′ = R t2 e −jφ′t2 [S 2 (α) + γS 2 (β) e −jφ ]] (11)
Σ 3 ′ = R t2 e −jφ′t2 [S 3 (α) + γS 3 (β) e −jφ ]] (12)
α: Elevation angle of direct wave β: Elevation angle of indirect wave R t1 : Amplitude intensity of direct wave at time t1 R t2 : Amplitude intensity of direct wave at time t2 φ't1: Absolute phase of direct wave at time t1 φ't2: Absolute phase of direct wave at time t2 γ: Relative amplitude ratio of indirect wave to direct wave φ: Relative phase difference of indirect wave to direct wave

本実施形態2において、測角処理に必要な受信信号が目標検出器4に送られる。測角処理に必要な受信信号としては、上記Σ1、Σ2、Σ2'、Σ3'が最低限含まれる。また、第2仰角算出部52においてモノパルス方式を採用する場合は、モノパルスビーム形成処理により得られたΣ、Δ各ビームでの受信信号が更に含まれる。目標検出器4にて目標が検出された場合には、受信信号をビーム選択器6に出力する。 In the second embodiment, a reception signal necessary for angle measurement processing is sent to the target detector 4. The reception signals necessary for the angle measurement processing include at least the above-mentioned Σ 1 , Σ 2 , Σ 2 ′, and Σ 3 ′. Further, when the second elevation angle calculation unit 52 adopts the monopulse method, reception signals for the Σ and Δ beams obtained by the monopulse beam forming process are further included. When the target is detected by the target detector 4, the received signal is output to the beam selector 6.

ここで、測角処理器5にて測角処理を行うためには、同時刻に三本の受信ビームにより検出される受信信号が必要となる。そこで、ビーム選択器6及び時刻差補正処理器7により、時刻t1においてビーム3により検出される受信信号Σ3を算出する。 Here, in order to perform angle measurement processing by the angle measurement processor 5, reception signals detected by three reception beams at the same time are required. Therefore, the beam selector 6 and the time difference correction processor 7 calculate the received signal Σ 3 detected by the beam 3 at time t1.

ビーム選択器6は、受信信号Σ3を算出する上で必要となるΣ2、Σ2'、Σ3'を選択し、時刻差補正処理器7に送り、またΣ1、Σ2を測角処理器5へ送る。 The beam selector 6 selects Σ 2 , Σ 2 ′, Σ 3 ′ necessary for calculating the received signal Σ 3 , sends it to the time difference correction processor 7, and measures Σ 1 , Σ 2 . Send to processor 5.

時刻差補正処理器7では以下の演算を行う。
(Σ2/Σ2')・Σ3'
=(Rt1-jφ't1/Rt2-jφ't2)・Rt2-jφ't2[S3(α)+γS3(β)e-jφ
=Rt1-jφ't1[S3(α)+γS3(β)e-jφ] ・・・(13)
The time difference correction processor 7 performs the following calculation.
2 / Σ 2 ') ・ Σ 3 '
= (R t1 e −jφ′t1 / R t2 e −jφ′t2 ) · R t2 e −jφ′t2 [S 3 (α) + γS 3 (β) e −jφ ]
= R t1 e −jφ′t1 [S 3 (α) + γS 3 (β) e −jφ ]] (13)

ここで、式(13)の右辺のφ't1をφ'と書き直すと式(3)の右辺と一致することから、式(13)の右辺は、時刻t1においてビーム3により検出した場合に得られると考えられる受信信号Σ3であることが分かる。つまり、時刻差補正処理器7では受信信号Σ2、Σ2'、Σ3'から、時刻t1においてビーム3により検出される受信信号Σ3を算出していることになる。この算出された受信信号Σ3は測角処理器5に送られる。 Here, if φ′t1 on the right side of equation (13) is rewritten as φ ′, it matches the right side of equation (3), so the right side of equation (13) is obtained when detected by beam 3 at time t1. It can be seen that the received signal Σ 3 is considered to be generated. That is, the time difference correction processor 7 calculates the received signal Σ 3 detected by the beam 3 at time t 1 from the received signals Σ 2 , Σ 2 ′, Σ 3 ′. The calculated received signal Σ 3 is sent to the angle measurement processor 5.

これにより、測角処理器5には、同時刻t1おいて3つの受信ビームにより得られた受信信号Σ1、Σ2、Σ3が送られることになる。詳細には、受信信号Σ1、Σ2、Σ3は、図2に示した測角処理器5内の第1仰角算出部51に送られる。以降の処理は、実施形態1に記載した処理と同じである。 As a result, the angle measurement processor 5 receives the reception signals Σ 1 , Σ 2 , and Σ 3 obtained by the three reception beams at the same time t1. Specifically, the received signals Σ 1 , Σ 2 , and Σ 3 are sent to the first elevation angle calculation unit 51 in the angle measuring processor 5 shown in FIG. The subsequent processing is the same as the processing described in the first embodiment.

以上より、ビーム選択器6及び時刻差補正処理器7を設けることにより、二本の受信ビームを二回に分けて形成した場合でも実施形態1と同等の精度でマルチパス環境下における測角処理を行うことが可能となる。また、本実施形態2では、ABFでも容易に採用できるため、装置に掛かるコストを低減することが可能となる。   As described above, by providing the beam selector 6 and the time difference correction processor 7, angle measurement processing in a multipath environment can be performed with the same accuracy as in the first embodiment even when two reception beams are formed in two steps. Can be performed. In the second embodiment, even ABF can be easily adopted, so that the cost for the apparatus can be reduced.

次に、本発明の効果について総括する。(1)第1仰角算出部にて直接波のみならず間接波も考慮した上で直接波仰角を解析的に算出することにより、マルチパス環境下において高精度な測角が可能となる。(2)第1仰角算出部に加えて、直接波のみの場合を想定した測角処理を行う第2仰角算出部も併用しているため、マルチパスの影響の有無に関わらず測角が可能となる。(3)1回のスキャン内で連続して放射するビームからの反射波を利用していることから、短時間での測角が可能となる。(4)三本以上の受信ビームが形成可能なビーム形成器を構成することにより、より高精度な測角が可能となる。(5)時刻差補正処理器を設けることにより、受信ビーム数を二本として、二回に分けて走査して受信ビームを形成した場合においても測角が可能となり、ABF(アナログビーム形成)手法に基づき受信ビーム形成器を構成することにより、ハードウェアに掛かるコストを低減することが可能となる。   Next, the effects of the present invention will be summarized. (1) By calculating the direct wave elevation angle analytically in consideration of not only direct waves but also indirect waves in the first elevation angle calculation unit, highly accurate angle measurement is possible in a multipath environment. (2) In addition to the first elevation angle calculation unit, the second elevation angle calculation unit that performs angle measurement processing assuming the case of only direct waves is also used, so angle measurement is possible regardless of the presence or absence of multipath effects. It becomes. (3) Since the reflected wave from the beam radiated continuously in one scan is used, the angle can be measured in a short time. (4) By configuring a beam former capable of forming three or more received beams, it is possible to perform more accurate angle measurement. (5) By providing a time difference correction processor, the angle can be measured even when the number of received beams is two and scanning is performed twice to form a received beam, and an ABF (analog beam forming) technique is provided. By configuring the reception beamformer based on the above, it is possible to reduce the cost of hardware.

以上、上記各実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本発明には、上記各実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。   Although the present invention has been described with reference to the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention. Further, the present invention includes a combination of some or all of the configurations of the above-described embodiments as appropriate.

上記の実施形態の一部又は全部は以下の付記のようにも記載され得るが、本発明は以下の構成に限定されるものではない。   Although a part or all of the above embodiments can be described as the following supplementary notes, the present invention is not limited to the following configurations.

[付記1]受信信号に基づいて直接波仰角及び間接波仰角を算出する第1仰角算出部と、
前記受信信号に基づいて前記直接波仰角のみを算出する第2仰角算出部と、
前記第1仰角算出部で前記直接波仰角及び前記間接波仰角の両方が算出された場合は前記第1仰角算出部で算出された前記直接波仰角を出力し、前記第1仰角算出部で前記直接波仰角及び前記間接波仰角の両方が算出されなかった場合は前記第2仰角算出部で算出された前記直接波仰角を出力する直接波仰角出力部と、
を備えたことを特徴とする測角装置。
[Supplementary Note 1] A first elevation angle calculation unit that calculates a direct wave elevation angle and an indirect wave elevation angle based on a received signal;
A second elevation angle calculation unit that calculates only the direct wave elevation angle based on the received signal;
When both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are calculated by the first elevation angle calculation unit, the direct elevation angle calculated by the first elevation angle calculation unit is output, and the first elevation angle calculation unit outputs the direct wave elevation angle. If both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are not calculated, a direct wave elevation angle output unit that outputs the direct wave elevation angle calculated by the second elevation angle calculation unit;
An angle measuring device comprising:

[付記2]付記1記載の測角装置であって、
三本の受信ビームをビーム1、ビーム2、ビーム3とし、
前記ビーム1についての前記受信信号を受信信号1とし、
前記ビーム2についての前記受信信号を受信信号2とし、
前記ビーム3についての前記受信信号を受信信号3とし、
前記受信信号1が仰角の関数であるビームパターン1を含むとし、
前記受信信号2が仰角の関数であるビームパターン2を含むとし、
前記受信信号3が仰角の関数であるビームパターン3を含むとしたとき、
前記第1仰角算出部は、ビーム対選択部及び仰角探索部を有し、
前記ビーム対選択部は、前記三本の受信ビームの中から前記ビーム1及び前記ビーム2からなるビーム対1と前記ビーム2及び前記ビーム3からなるビーム対2とを選択し、
前記仰角探索部は、前記ビーム対1について、前記ビームパターン1と前記ビームパターン2との商からなる位相補正項を重みとした前記受信信号2を、前記受信信号1から差し引いた複素数の位相を算出し、前記ビーム対2について、ビームパターン2とビームパターン3との商からなる位相補正項を重みとした前記受信信号3を、前記受信信号2から差し引いた複素数の位相を算出し、両者の位相の差が零又は180度の整数倍に等しくなる条件を満たす仰角を探索する、
ことを特徴とする測角装置。
[Appendix 2] The angle measuring device according to Appendix 1,
The three receive beams are beam 1, beam 2, and beam 3,
The received signal for the beam 1 is a received signal 1;
The received signal for the beam 2 is a received signal 2;
The received signal for the beam 3 is a received signal 3,
Suppose that the received signal 1 includes a beam pattern 1 that is a function of elevation angle;
Suppose that the received signal 2 includes a beam pattern 2 that is a function of elevation angle;
When the received signal 3 includes a beam pattern 3 that is a function of elevation angle,
The first elevation angle calculation unit includes a beam pair selection unit and an elevation angle search unit,
The beam pair selection unit selects a beam pair 1 composed of the beam 1 and the beam 2 and a beam pair 2 composed of the beam 2 and the beam 3 from the three reception beams,
The elevation angle search unit calculates a complex phase obtained by subtracting the received signal 2 from the received signal 1 with respect to the beam pair 1 by weighting a phase correction term consisting of a quotient of the beam pattern 1 and the beam pattern 2. Calculate the phase of a complex number obtained by subtracting the received signal 3 from the received signal 2 with the phase correction term consisting of the quotient of the beam pattern 2 and the beam pattern 3 as a weight for the beam pair 2, Search for an elevation angle that satisfies the condition that the phase difference is equal to zero or an integer multiple of 180 degrees,
An angle measuring device characterized by that.

[付記3]付記2記載の測角装置であって、
前記直接波仰角出力部は、間接波判定部及び直接波仰角抽出部を有し、
前記間接波判定部は、前記第1仰角算出部にて前記条件を満たす仰角が二個求められた場合は、前記第1仰角算出部による算出結果を用いる判定をし、前記第1仰角算出部にて前記条件を満たす仰角が二個求められなかった場合は、前記第2仰角算出部による算出結果を用いる判定をし、
前記直接波仰角抽出部は、前記間接波判定部が前記第1仰角算出部による算出結果を用いる判定をしたときは、前記条件を満たす二個の仰角のうち大きい方を前記直接波仰角として出力し、
前記第2仰角算出部は、前記間接波判定部が当該第2仰角算出部による算出結果を用いる判定をしたときは、当該第2仰角算出部による算出結果を前記直接波仰角として出力する、
ことを特徴とする測角装置。
[Appendix 3] The angle measuring device according to Appendix 2,
The direct wave elevation angle output unit includes an indirect wave determination unit and a direct wave elevation angle extraction unit,
The indirect wave determination unit determines to use the calculation result by the first elevation angle calculation unit when two elevation angles satisfying the condition are obtained by the first elevation angle calculation unit, and the first elevation angle calculation unit When two elevation angles satisfying the above condition are not obtained, a determination is made using the calculation result by the second elevation angle calculation unit,
The direct wave elevation angle extraction unit outputs, as the direct wave elevation angle, the larger one of the two elevation angles satisfying the condition when the indirect wave determination unit determines to use the calculation result of the first elevation angle calculation unit. And
The second elevation angle calculation unit outputs the calculation result by the second elevation angle calculation unit as the direct wave elevation angle when the indirect wave determination unit determines to use the calculation result by the second elevation angle calculation unit.
An angle measuring device characterized by that.

[付記4]付記1乃至3のいずれか一つに記載の測角装置であって、
前記算出に必要なパラメータを前記第1仰角算出部及び前記第2仰角算出部へ出力するパラメータ出力部を、
更に備えたことを特徴とする測角装置。
[Appendix 4] The angle measuring device according to any one of Appendixes 1 to 3,
A parameter output unit for outputting parameters necessary for the calculation to the first elevation angle calculation unit and the second elevation angle calculation unit;
An angle measuring device further comprising the angle measuring device.

[付記5]レーダ用の送信電波を放射するとともに、前記送信電波に対応する目標からの反射波を受信する空中線と、
高周波信号を前記空中線に出力するともに前記空中線で受信された信号を検波する送受信器と、
前記送受信器による受信処理後の信号から複数の受信ビームを形成するとともに、形成した各受信ビームでの受信信号を抽出するビーム形成器と、
前記ビーム形成器で形成された各ビームでの受信信号に基づいて目標を検出する目標検出器と、
前記目標検出器で前記目標が検出された場合に前記ビーム形成器で形成された受信信号の中から測角処理に必要な受信ビームを選択するとともに、前記受信ビームにより得られた受信信号を選択又は形成するビーム選択器と、
前記選択された受信ビーム及び当該受信ビームにより算出された受信信号に基づいて測角処理を行う付記1乃至4のいずれか一つに記載の測角装置と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
[Appendix 5] An antenna that radiates a transmission radio wave for radar and receives a reflected wave from a target corresponding to the transmission radio wave;
A transceiver for outputting a high-frequency signal to the antenna and detecting a signal received by the antenna;
A beam former that forms a plurality of reception beams from a signal after reception processing by the transceiver and extracts a reception signal in each reception beam formed;
A target detector for detecting a target based on a received signal in each beam formed by the beam former;
When the target is detected by the target detector, the reception beam necessary for angle measurement processing is selected from the reception signals formed by the beam former, and the reception signal obtained by the reception beam is selected. Or a beam selector to be formed;
The angle measuring device according to any one of appendices 1 to 4, which performs angle measurement processing based on the selected reception beam and a reception signal calculated by the reception beam;
A radar apparatus comprising:

[付記6]付記5記載のレーダ装置であって、
前記ビーム形成器は、測角処理に必要な受信信号を全て同時刻に形成し、前記第1仰角算出部における処理に必要となる三本以上の受信ビーム及び第2仰角算出部における処理に必要となる受信ビームを形成し、
前記ビーム選択器は、前記第1仰角算出部における処理に必要となる三本の受信ビームを選択する、
ことを特徴とするレーダ装置。
[Appendix 6] The radar apparatus according to Appendix 5,
The beam former forms all the reception signals necessary for the angle measurement processing at the same time, and is necessary for the processing by the three or more reception beams and the second elevation angle calculation unit required for the processing by the first elevation angle calculation unit. Form a receive beam,
The beam selector selects three reception beams required for processing in the first elevation angle calculation unit;
Radar apparatus characterized by the above.

[付記7]付記5記載のレーダ装置であって、
異なる時刻に得られた受信信号を同じ時刻に得られた受信信号に変換する時刻差補正処理器を更に備えた、
ことを特徴とするレーダ装置。
[Appendix 7] The radar apparatus according to Appendix 5,
It further comprises a time difference correction processor that converts received signals obtained at different times into received signals obtained at the same time,
Radar apparatus characterized by the above.

[付記8]第1仰角算出部が、受信信号に基づいて直接波仰角及び間接波仰角を算出し、
第2仰角算出部が、前記受信信号に基づいて前記直接波仰角のみを算出し、
直接波仰角出力部が、前記第1仰角算出部で前記直接波仰角及び前記間接波仰角の両方が算出された場合は前記第1仰角算出部で算出された前記直接波仰角を出力し、前記第1仰角算出部で前記直接波仰角及び前記間接波仰角の両方が算出されなかった場合は前記第2仰角算出部で算出された前記直接波仰角を出力する、
ことを特徴とする測角方法。
[Appendix 8] The first elevation angle calculation unit calculates a direct wave elevation angle and an indirect wave elevation angle based on the received signal,
A second elevation angle calculator calculates only the direct wave elevation angle based on the received signal;
The direct wave elevation angle output unit outputs the direct wave elevation angle calculated by the first elevation angle calculation unit when both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are calculated by the first elevation angle calculation unit, When both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are not calculated by the first elevation angle calculation unit, the direct wave elevation angle calculated by the second elevation angle calculation unit is output.
Angle measuring method characterized by that.

[付記9]受信信号に基づいて直接波仰角及び間接波仰角を算出する第1仰角算出手段、
前記受信信号に基づいて前記直接波仰角のみを算出する第2仰角算出手段、及び、
前記第1仰角算出手段で前記直接波仰角及び前記間接波仰角の両方が算出された場合は前記第1仰角算出手段で算出された前記直接波仰角を出力し、前記第1仰角算出手段で前記直接波仰角及び前記間接波仰角の両方が算出されなかった場合は前記第2仰角算出手段で算出された前記直接波仰角を出力する直接波仰角出力手段、
としてコンピュータを機能させるための測角プログラム。
[Supplementary Note 9] First elevation angle calculating means for calculating a direct wave elevation angle and an indirect wave elevation angle based on a received signal,
Second elevation angle calculating means for calculating only the direct wave elevation angle based on the received signal; and
When both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are calculated by the first elevation angle calculation means, the direct wave elevation angle calculated by the first elevation angle calculation means is output, and the first elevation angle calculation means outputs the direct wave elevation angle. Direct wave elevation angle output means for outputting the direct wave elevation angle calculated by the second elevation angle calculation means when both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are not calculated,
Angle measurement program to make the computer function as.

[付記11]同時刻に異なる三本のビームにより求められた受信信号を用いてマルチパス環境下における直接波仰角及び間接波仰角を算出する第1仰角算出部と、
直接波のみの場合を想定した測角処理を行う第2仰角算出部と、
前記第1仰角算出部及び前記第2仰角算出部における計算に必要なパラメータをそれぞれの前記第1仰角算出部及び前記第2仰角算出部に出力するパラメータ出力部と、
前記直接波仰角を推定する際に前記第1仰角算出部における算出結果を用いる否かを判定する間接波判定部と、
前記第1仰角算出部における算出結果を用いて前記直接波仰角を求める直接波仰角抽出部とを備え、
前記第1仰角算出部は、
受信信号を求める際に用いられた三本の異なる複数ビームの中からビーム1及びビーム2からなるビーム対1と、ビーム2及びビーム3からなるビーム対2との計二組のビーム対を選択するビーム対選択部と、
仰角をパラメータとして、ビームパターン1とビームパターン2の商からなる位相補正項を重みとした受信信号2を、受信信号1から差し引いた複素数の位相、及び、ビームパターン1とビームパターン3の商からなる位相補正項を重みとした受信信号3を、受信信号1から差し引いた複素数の位相を算出し、両者の位相差が零又は180度の整数倍に等しくなる仰角を探索する仰角探索部とを有し、
前記第1仰角算出部にて上記条件を満たす仰角が二個求められた場合は、前記間接波判定部にて前記第1仰角算出部における算出結果を用いる判定をし、前記直接波仰角抽出部にて仰角に関する二個の解のうち、値の大きい方を直接波仰角として出力し、
前記第1仰角算出部にて上記条件を満たす仰角が二個求められなかった場合は、前記間接波判定部にて前記第2仰角算出部における算出結果を用いる判定をし、前記第2仰角算出部にて直接波仰角を算出し、その値を直接波仰角として出力する、
ことを特徴とする測角装置。
[Supplementary Note 11] A first elevation angle calculation unit that calculates a direct wave elevation angle and an indirect wave elevation angle in a multipath environment using reception signals obtained by three different beams at the same time;
A second elevation angle calculation unit that performs angle measurement processing assuming only a direct wave;
A parameter output unit for outputting parameters necessary for calculation in the first elevation angle calculation unit and the second elevation angle calculation unit to the first elevation angle calculation unit and the second elevation angle calculation unit, respectively;
An indirect wave determination unit that determines whether to use the calculation result in the first elevation angle calculation unit when estimating the direct wave elevation angle;
A direct wave elevation angle extraction unit for obtaining the direct wave elevation angle using a calculation result in the first elevation angle calculation unit,
The first elevation angle calculation unit includes:
Select two beam pairs, beam pair 1 consisting of beam 1 and beam 2 and beam pair 2 consisting of beam 2 and beam 3 from the three different beams used to determine the received signal. A beam pair selection unit to perform,
Using the elevation angle as a parameter, the received signal 2 weighted by the phase correction term consisting of the quotients of the beam pattern 1 and the beam pattern 2 and the complex phase obtained by subtracting the received signal 1 from the quotient of the beam pattern 1 and the beam pattern 3 An elevation angle search unit for calculating a complex phase obtained by subtracting the received signal 3 with the phase correction term as a weight from the received signal 1 and searching for an elevation angle at which the phase difference between them is equal to zero or an integer multiple of 180 degrees; Have
When two elevation angles satisfying the above condition are obtained in the first elevation angle calculation unit, the indirect wave determination unit determines to use the calculation result in the first elevation angle calculation unit, and the direct wave elevation angle extraction unit Of the two solutions for elevation angle, the one with the larger value is directly output as the wave elevation angle,
When two elevation angles satisfying the above conditions are not obtained by the first elevation angle calculation unit, the indirect wave determination unit determines to use the calculation result of the second elevation angle calculation unit, and calculates the second elevation angle. Calculate the wave elevation angle directly at the unit and output the value as the wave elevation angle directly.
An angle measuring device characterized by that.

[付記12]レーダ用の送信電波を放射するとともに、前記送信電波に対応する目標からの反射波を受信する空中線と、
高周波信号を空中線に出力するともに空中線より送られた受信信号を検波し、受信処理後の信号からマルチビームを形成し、形成した各ビームでのディジタル受信信号を抽出する受信信号処理部と、
前記受信処理部で形成された各ビームでの受信信号をもとに目標検出を行う目標信号検出器と、
目標が検出された場合に前記ビーム形成器で形成された受信信号の中から測角処理に必要な受信ビームを選択するとともに、前記受信ビームにより得られた受信信号を選択又は形成するビーム選択器と、
前記選択された受信ビーム及び前記受信ビームにより算出された受信信号をもとに測角処理を行う付記11に記載の測角装置と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
[Supplementary Note 12] An antenna that radiates a transmission radio wave for radar and receives a reflected wave from a target corresponding to the transmission radio wave;
A reception signal processing unit that outputs a high-frequency signal to the antenna and detects a reception signal sent from the antenna, forms a multi-beam from the signal after reception processing, and extracts a digital reception signal in each formed beam;
A target signal detector that performs target detection based on the received signal in each beam formed by the reception processing unit;
A beam selector that selects a reception beam necessary for angle measurement processing from among the reception signals formed by the beam former when a target is detected, and selects or forms a reception signal obtained by the reception beam When,
The angle measuring device according to appendix 11, which performs angle measurement processing based on the selected reception beam and a reception signal calculated by the reception beam;
A radar apparatus comprising:

[付記13]付記12記載のレーダ装置において、
測角処理に必要な受信信号を全て同時刻に形成し、
前記第1仰角算出部における処理で必要となる三本以上の受信ビーム及び前記第2仰角算出部における処理で必要となるビームを前記受信ビーム形成器にて形成するとともに、
前記ビーム選択器として、前記第1仰角算出部での処理において必要となる三本のマルチビームを選択するビーム選択器を有すること
を特徴とするレーダ装置。
[Supplementary Note 13] In the radar apparatus according to Supplementary Note 12,
All the received signals necessary for angle measurement processing are formed at the same time,
Forming at least three received beams required for processing in the first elevation angle calculation unit and beams required for processing in the second elevation angle calculation unit by the reception beam former;
A radar apparatus, comprising: a beam selector that selects three multi-beams necessary for processing in the first elevation angle calculation unit as the beam selector.

[付記14]付記12記載のレーダ装置において、
同時に形成する受信ビーム数を二本とし、二回に分けて走査してビーム一本分をオーバーラップさせて受信ビームを形成し、
前記ビーム選択器内で異なる時刻に得られた受信信号から、同時刻に受信した信号に変換する時刻差補正処理器を更に備え、
異なる時刻の同一受信ビームパターンにより得られた受信信号を基に時刻差補正処理がなされる、
ことを特徴とするレーダ装置。
[Supplementary Note 14] In the radar apparatus according to Supplementary Note 12,
The number of reception beams to be formed at the same time is two, and scanning is performed in two times to overlap one beam to form a reception beam,
A time difference correction processor for converting a received signal obtained at a different time in the beam selector to a signal received at the same time;
Time difference correction processing is performed based on reception signals obtained by the same reception beam pattern at different times.
Radar apparatus characterized by the above.

本発明は、地面や海面等からの反射波があるマルチパス環境下で目標の仰角情報を検出する測角技術、例えば目標を検出するレーダ装置等に利用可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for an angle measurement technique for detecting elevation angle information of a target in a multipath environment where there is a reflected wave from the ground, the sea surface, or the like, for example, a radar apparatus that detects a target.

1 空中線
2、2b 送受信器
3 ビーム形成器
4 目標検出器
5 測角処理器(測角装置)
6 ビーム選択器
7 時刻差補正処理器
8、8a、8b 信号処理器
10、10a、10b レーダ装置
11 目標
12 直接波
13 間接波
14 地面又は海面
50 直接波仰角出力部
51 第1仰角算出部
52 第2仰角算出部
53 パラメータ出力部
54 間接波判定部
55 直接波仰角抽出部
511 ビーム対選択部
512 仰角探索部
100 Δ/Σが複素平面上で描く円軌跡
101a、101b、101c、101d、101e、101f 観測値
102 複素除算手段
103 第1の円中心演算手段
104 角度変換手段
300 コンピュータ
301 CPU
302 ROM
303 RAM
304 入出力インタフェース
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Antenna 2, 2b Transmitter / receiver 3 Beamformer 4 Target detector 5 Angle measuring processor (angle measuring device)
6 Beam selector 7 Time difference correction processor 8, 8a, 8b Signal processor 10, 10a, 10b Radar device 11 Target 12 Direct wave 13 Indirect wave 14 Ground or sea surface 50 Direct wave elevation angle output unit 51 First elevation angle calculation unit 52 Second elevation angle calculation unit 53 Parameter output unit 54 Indirect wave determination unit 55 Direct wave elevation angle extraction unit 511 Beam pair selection unit 512 Elevation angle search unit 100 Circular locus 101a, 101b, 101c, 101d, 101e drawn by Δ / Σ on the complex plane , 101f Observation value 102 Complex division means 103 First circle center calculation means 104 Angle conversion means 300 Computer 301 CPU
302 ROM
303 RAM
304 I / O interface

Claims (8)

受信信号に基づいて直接波仰角及び間接波仰角を算出する第1仰角算出部と、
前記受信信号に基づいて前記直接波仰角のみを算出する第2仰角算出部と、
前記第1仰角算出部で前記直接波仰角及び前記間接波仰角の両方が算出された場合は前記第1仰角算出部で算出された前記直接波仰角を出力し、前記第1仰角算出部で前記直接波仰角及び前記間接波仰角の両方が算出されなかった場合は前記第2仰角算出部で算出された前記直接波仰角を出力する直接波仰角出力部と、
を備え、
三本の受信ビームをビーム1、ビーム2、ビーム3とし、
前記ビーム1についての前記受信信号を受信信号1とし、
前記ビーム2についての前記受信信号を受信信号2とし、
前記ビーム3についての前記受信信号を受信信号3とし、
前記受信信号1が仰角の関数であるビームパターン1を含むとし、
前記受信信号2が仰角の関数であるビームパターン2を含むとし、
前記受信信号3が仰角の関数であるビームパターン3を含むとしたとき、
前記第1仰角算出部は、ビーム対選択部及び仰角探索部を有し、
前記ビーム対選択部は、前記三本の受信ビームの中から前記ビーム1及び前記ビーム2からなるビーム対1と前記ビーム2及び前記ビーム3からなるビーム対2とを選択し、
前記仰角探索部は、前記ビーム対1について、前記ビームパターン1と前記ビームパターン2との商からなる位相補正項を重みとした前記受信信号2を、前記受信信号1から差し引いた複素数の位相を算出し、前記ビーム対2について、ビームパターン2とビームパターン3との商からなる位相補正項を重みとした前記受信信号3を、前記受信信号2から差し引いた複素数の位相を算出し、両者の位相の差が零又は180度の整数倍に等しくなる条件を満たす仰角を探索する、
ことを特徴とする測角装置。
A first elevation angle calculation unit for calculating a direct wave elevation angle and an indirect wave elevation angle based on a received signal;
A second elevation angle calculation unit that calculates only the direct wave elevation angle based on the received signal;
When both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are calculated by the first elevation angle calculation unit, the direct elevation angle calculated by the first elevation angle calculation unit is output, and the first elevation angle calculation unit outputs the direct wave elevation angle. If both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are not calculated, a direct wave elevation angle output unit that outputs the direct wave elevation angle calculated by the second elevation angle calculation unit;
With
The three receive beams are beam 1, beam 2, and beam 3,
The received signal for the beam 1 is a received signal 1;
The received signal for the beam 2 is a received signal 2;
The received signal for the beam 3 is a received signal 3,
Suppose that the received signal 1 includes a beam pattern 1 that is a function of elevation angle;
Suppose that the received signal 2 includes a beam pattern 2 that is a function of elevation angle;
When the received signal 3 includes a beam pattern 3 that is a function of elevation angle,
The first elevation angle calculation unit includes a beam pair selection unit and an elevation angle search unit,
The beam pair selection unit selects a beam pair 1 composed of the beam 1 and the beam 2 and a beam pair 2 composed of the beam 2 and the beam 3 from the three reception beams,
The elevation angle search unit calculates a complex phase obtained by subtracting the received signal 2 from the received signal 1 with respect to the beam pair 1 by weighting a phase correction term consisting of a quotient of the beam pattern 1 and the beam pattern 2. Calculate the phase of a complex number obtained by subtracting the received signal 3 from the received signal 2 with the phase correction term consisting of the quotient of the beam pattern 2 and the beam pattern 3 as a weight for the beam pair 2, Search for an elevation angle that satisfies the condition that the phase difference is equal to zero or an integer multiple of 180 degrees,
An angle measuring device characterized by that.
請求項記載の測角装置であって、
前記直接波仰角出力部は、間接波判定部及び直接波仰角抽出部を有し、
前記間接波判定部は、前記第1仰角算出部にて前記条件を満たす仰角が二個求められた場合は、前記第1仰角算出部による算出結果を用いる判定をし、前記第1仰角算出部にて前記条件を満たす仰角が二個求められなかった場合は、前記第2仰角算出部による算出結果を用いる判定をし、
前記直接波仰角抽出部は、前記間接波判定部が前記第1仰角算出部による算出結果を用いる判定をしたときは、前記条件を満たす二個の仰角のうち大きい方を前記直接波仰角として出力し、
前記第2仰角算出部は、前記間接波判定部が当該第2仰角算出部による算出結果を用いる判定をしたときは、当該第2仰角算出部による算出結果を前記直接波仰角として出力する、
ことを特徴とする測角装置。
The angle measuring device according to claim 1 ,
The direct wave elevation angle output unit includes an indirect wave determination unit and a direct wave elevation angle extraction unit,
The indirect wave determination unit determines to use the calculation result by the first elevation angle calculation unit when two elevation angles satisfying the condition are obtained by the first elevation angle calculation unit, and the first elevation angle calculation unit When two elevation angles satisfying the above condition are not obtained, a determination is made using the calculation result by the second elevation angle calculation unit,
The direct wave elevation angle extraction unit outputs, as the direct wave elevation angle, the larger one of the two elevation angles satisfying the condition when the indirect wave determination unit determines to use the calculation result of the first elevation angle calculation unit. And
The second elevation angle calculation unit outputs the calculation result by the second elevation angle calculation unit as the direct wave elevation angle when the indirect wave determination unit determines to use the calculation result by the second elevation angle calculation unit.
An angle measuring device characterized by that.
請求項1又は2記載の測角装置であって、
前記算出に必要なパラメータを前記第1仰角算出部及び前記第2仰角算出部へ出力するパラメータ出力部を、
更に備えたことを特徴とする測角装置。
The angle measuring device according to claim 1 or 2 ,
A parameter output unit for outputting parameters necessary for the calculation to the first elevation angle calculation unit and the second elevation angle calculation unit;
An angle measuring device further comprising the angle measuring device.
レーダ用の送信電波を放射するとともに、前記送信電波に対応する目標からの反射波を受信する空中線と、
高周波信号を前記空中線に出力するともに前記空中線で受信された信号を検波する送受信器と、
前記送受信器による受信処理後の信号から複数の受信ビームを形成するとともに、形成した各受信ビームでの受信信号を抽出するビーム形成器と、
前記ビーム形成器で形成された各ビームでの受信信号に基づいて目標を検出する目標検出器と、
前記目標検出器で前記目標が検出された場合に前記ビーム形成器で形成された受信信号の中から測角処理に必要な受信ビームを選択するとともに、前記受信ビームにより得られた受信信号を選択又は形成するビーム選択器と、
前記選択された受信ビーム及び当該受信ビームにより算出された受信信号に基づいて測角処理を行う請求項1乃至のいずれか一つに記載の測角装置と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
An antenna that radiates a transmission radio wave for radar and receives a reflected wave from a target corresponding to the transmission radio wave,
A transceiver for outputting a high-frequency signal to the antenna and detecting a signal received by the antenna;
A beam former that forms a plurality of reception beams from a signal after reception processing by the transceiver and extracts a reception signal in each reception beam formed;
A target detector for detecting a target based on a received signal in each beam formed by the beam former;
When the target is detected by the target detector, the reception beam necessary for angle measurement processing is selected from the reception signals formed by the beam former, and the reception signal obtained by the reception beam is selected. Or a beam selector to be formed;
The angle measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein an angle measuring process is performed based on the selected received beam and a received signal calculated by the received beam.
A radar apparatus comprising:
請求項記載のレーダ装置であって、
前記ビーム形成器は、測角処理に必要な受信信号を全て同時刻に形成し、前記第1仰角算出部における処理に必要となる三本以上の受信ビーム及び第2仰角算出部における処理に必要となる受信ビームを形成し、
前記ビーム選択器は、前記第1仰角算出部における処理に必要となる三本の受信ビームを選択する、
ことを特徴とするレーダ装置。
The radar device according to claim 4 ,
The beam former forms all the reception signals necessary for the angle measurement processing at the same time, and is necessary for the processing by the three or more reception beams and the second elevation angle calculation unit required for the processing by the first elevation angle calculation unit. Form a receive beam,
The beam selector selects three reception beams required for processing in the first elevation angle calculation unit;
Radar apparatus characterized by the above.
請求項記載のレーダ装置であって、
異なる時刻に得られた受信信号を同じ時刻に得られた受信信号に変換する時刻差補正処理器を更に備えた、
ことを特徴とするレーダ装置。
The radar device according to claim 4 ,
It further comprises a time difference correction processor that converts received signals obtained at different times into received signals obtained at the same time,
Radar apparatus characterized by the above.
受信信号に基づいて直接波仰角及び間接波仰角を算出する第1仰角算出ステップと、
前記受信信号に基づいて前記直接波仰角のみを算出する第2仰角算出ステップと、
前記第1仰角算出ステップで前記直接波仰角及び前記間接波仰角の両方が算出された場合は前記第1仰角算出ステップで算出された前記直接波仰角を出力し、前記第1仰角算出ステップで前記直接波仰角及び前記間接波仰角の両方が算出されなかった場合は前記第2仰角算出ステップで算出された前記直接波仰角を出力する直接波仰角出力ステップと、
を含み、
三本の受信ビームをビーム1、ビーム2、ビーム3とし、
前記ビーム1についての前記受信信号を受信信号1とし、
前記ビーム2についての前記受信信号を受信信号2とし、
前記ビーム3についての前記受信信号を受信信号3とし、
前記受信信号1が仰角の関数であるビームパターン1を含むとし、
前記受信信号2が仰角の関数であるビームパターン2を含むとし、
前記受信信号3が仰角の関数であるビームパターン3を含むとしたとき、
前記第1仰角算出ステップは、ビーム対選択ステップ及び仰角探索ステップを含み、
前記ビーム対選択ステップでは、前記三本の受信ビームの中から前記ビーム1及び前記ビーム2からなるビーム対1と前記ビーム2及び前記ビーム3からなるビーム対2とを選択し、
前記仰角探索ステップでは、前記ビーム対1について、前記ビームパターン1と前記ビームパターン2との商からなる位相補正項を重みとした前記受信信号2を、前記受信信号1から差し引いた複素数の位相を算出し、前記ビーム対2について、ビームパターン2とビームパターン3との商からなる位相補正項を重みとした前記受信信号3を、前記受信信号2から差し引いた複素数の位相を算出し、両者の位相の差が零又は180度の整数倍に等しくなる条件を満たす仰角を探索する、
ことを特徴とする測角方法。
A first elevation angle calculating step for calculating a direct wave elevation angle and an indirect wave elevation angle based on the received signal ;
A second elevation angle calculating step of calculating only the direct wave elevation angle based on the received signal ;
When both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are calculated in the first elevation angle calculation step, the direct wave elevation angle calculated in the first elevation angle calculation step is output, and in the first elevation angle calculation step, the A direct wave elevation output step for outputting the direct wave elevation angle calculated in the second elevation angle calculation step when both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are not calculated ;
Including
The three receive beams are beam 1, beam 2, and beam 3,
The received signal for the beam 1 is a received signal 1;
The received signal for the beam 2 is a received signal 2;
The received signal for the beam 3 is a received signal 3,
Suppose that the received signal 1 includes a beam pattern 1 that is a function of elevation angle;
Suppose that the received signal 2 includes a beam pattern 2 that is a function of elevation angle;
When the received signal 3 includes a beam pattern 3 that is a function of elevation angle,
The first elevation angle calculating step includes a beam pair selection step and an elevation angle search step,
In the beam pair selection step, a beam pair 1 consisting of the beam 1 and the beam 2 and a beam pair 2 consisting of the beam 2 and the beam 3 are selected from the three reception beams,
In the elevation angle search step, a complex phase obtained by subtracting from the received signal 1 the received signal 2 weighted by a phase correction term consisting of a quotient of the beam pattern 1 and the beam pattern 2 for the beam pair 1. Calculate the phase of a complex number obtained by subtracting the received signal 3 from the received signal 2 with the phase correction term consisting of the quotient of the beam pattern 2 and the beam pattern 3 as a weight for the beam pair 2, Search for an elevation angle that satisfies the condition that the phase difference is equal to zero or an integer multiple of 180 degrees,
Angle measuring method characterized by that.
受信信号に基づいて直接波仰角及び間接波仰角を算出する第1仰角算出手段、
前記受信信号に基づいて前記直接波仰角のみを算出する第2仰角算出手段、及び、
前記第1仰角算出手段で前記直接波仰角及び前記間接波仰角の両方が算出された場合は前記第1仰角算出手段で算出された前記直接波仰角を出力し、前記第1仰角算出手段で前記直接波仰角及び前記間接波仰角の両方が算出されなかった場合は前記第2仰角算出手段で算出された前記直接波仰角を出力する直接波仰角出力手段、
としてコンピュータを機能させるための測角プログラムであって、
三本の受信ビームをビーム1、ビーム2、ビーム3とし、
前記ビーム1についての前記受信信号を受信信号1とし、
前記ビーム2についての前記受信信号を受信信号2とし、
前記ビーム3についての前記受信信号を受信信号3とし、
前記受信信号1が仰角の関数であるビームパターン1を含むとし、
前記受信信号2が仰角の関数であるビームパターン2を含むとし、
前記受信信号3が仰角の関数であるビームパターン3を含むとしたとき、
前記第1仰角算出手段は、ビーム対選択手段及び仰角探索手段からなり、
前記ビーム対選択手段は、前記三本の受信ビームの中から前記ビーム1及び前記ビーム2からなるビーム対1と前記ビーム2及び前記ビーム3からなるビーム対2とを選択し、
前記仰角探索手段は、前記ビーム対1について、前記ビームパターン1と前記ビームパターン2との商からなる位相補正項を重みとした前記受信信号2を、前記受信信号1から差し引いた複素数の位相を算出し、前記ビーム対2について、ビームパターン2とビームパターン3との商からなる位相補正項を重みとした前記受信信号3を、前記受信信号2から差し引いた複素数の位相を算出し、両者の位相の差が零又は180度の整数倍に等しくなる条件を満たす仰角を探索する、
ことを特徴とする測角プログラム。
First elevation angle calculating means for calculating a direct wave elevation angle and an indirect wave elevation angle based on a received signal;
Second elevation angle calculating means for calculating only the direct wave elevation angle based on the received signal; and
When both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are calculated by the first elevation angle calculation means, the direct wave elevation angle calculated by the first elevation angle calculation means is output, and the first elevation angle calculation means outputs the direct wave elevation angle. Direct wave elevation angle output means for outputting the direct wave elevation angle calculated by the second elevation angle calculation means when both the direct wave elevation angle and the indirect wave elevation angle are not calculated,
A angle measuring program for causing a computer to function as,
The three receive beams are beam 1, beam 2, and beam 3,
The received signal for the beam 1 is a received signal 1;
The received signal for the beam 2 is a received signal 2;
The received signal for the beam 3 is a received signal 3,
Suppose that the received signal 1 includes a beam pattern 1 that is a function of elevation angle;
Suppose that the received signal 2 includes a beam pattern 2 that is a function of elevation angle;
When the received signal 3 includes a beam pattern 3 that is a function of elevation angle,
The first elevation angle calculation means includes a beam pair selection means and an elevation angle search means,
The beam pair selection means selects a beam pair 1 consisting of the beam 1 and the beam 2 and a beam pair 2 consisting of the beam 2 and the beam 3 from the three reception beams,
The elevation angle search means calculates a complex phase obtained by subtracting from the received signal 1 the received signal 2 weighted by a phase correction term consisting of a quotient of the beam pattern 1 and the beam pattern 2 for the beam pair 1. Calculate the phase of a complex number obtained by subtracting the received signal 3 from the received signal 2 with the phase correction term consisting of the quotient of the beam pattern 2 and the beam pattern 3 as a weight for the beam pair 2, Search for an elevation angle that satisfies the condition that the phase difference is equal to zero or an integer multiple of 180 degrees,
Angle measuring program characterized by that.
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