JP5221142B2 - レーダ装置とレーダサイト間調整方法 - Google Patents

Description

本発明はレーダ装置とレーダサイト間に生じる電波干渉を解消するための調整方法に関する。

レーダ装置（以下、被干渉局）では、近接した他のレーダ装置（以下、干渉局）から発射された電波（以下、送信信号）、又は干渉局から発射され物標によって反射された電波（以下、エコー信号）を受信する場合がある。この受信した信号の中心周波数が送信信号の中心周波数に近い場合には干渉を生じる。このため、従来のレーダ装置では、干渉波除去機能を具備している（「改訂レーダ技術」吉田孝監修、社団法人電子情報通信学会発行 ２１７頁）。干渉波除去機能の例としては、連続したパルス繰返周期（ＰＲＩ：Pulse Repetition Interval）における所定距離のエコー信号同士の振幅比較を行い、振幅差が大きいエコー信号を干渉波とみなして、そのエコー信号をその前のＰＲＩで受信したエコー信号の振幅値に置き換える方法がある。

ところが、実際には、干渉局のパルス繰返周波数（ＰＲＦ：Pulse Repetition Frequency）が近い場合、又は干渉局の数が多い場合には、複数の干渉波を連続して受信することとなり、これらの干渉波がレーダ信号処理データの精度に影響を及ぼしている。

また、同様の問題として、複数種類のパルス幅や変調方式を有する送信信号を発射するレーダ装置においては、微弱な真のエコー信号に二次エコーが重畳すると、真のエコー信号の検出が困難であった。

さらに、複数種の送信パルス信号を用いるレーダ装置では、パルス信号間の干渉がエコー信号の検出精度に大きな影響を与える。例えばＰＲＦ内で短パルスと長パルスを用いるパルス圧縮レーダ装置では、近距離用の短パルスが遠距離用の長パルス領域に漏れ込み、長パルスのエコー検出精度が低下してしまう。

以上述べたように、従来のレーダ装置では、干渉局の繰返周波数（ＰＲＦ）が近い場合あるいは干渉局の数が多い場合には、干渉波によってレーダ信号処理データの精度に悪影響が出ている。また、二次エコーの影響が増大して真のエコー信号の検出精度が劣化する問題もある。さらに、複数種の送信パルス信号を用いる場合には、パルス信号間の干渉がエコー信号の検出精度に大きな影響を与えてしまう。

本発明の目的は、干渉局の繰返周波数（ＰＲＦ）が近い場合、干渉局の数が多い場合、複数種の送信パルス信号を用いる場合のいずれにおいても、干渉波によるレーダ信号処理データへの影響を低減させることができ、これによって二次エコーの影響、あるいはパルス信号間の干渉を低減し、真のエコー信号の検出精度を向上させることのできるレーダ装置とレーダサイト間調整方法を提供することにある。

本発明に係るレーダ装置は、割当周波数帯域内で互いに中心周波数の異なる複数の送信信号を選択的に生成する生成ユニットと、前記送信信号を発射する毎に、前記送信信号の中心周波数を変化させる制御ユニットとを具備する。

また、本発明に係るレーダ装置は、複数種類のパルス幅または変調方式による送信信号を選択的に生成する生成ユニットと、前記送信信号を発射する毎に、前記送信信号の種類を変化させる制御ユニットとを具備する。

また、本発明に係るレーダサイト間調整方法は、それぞれのレーダサイトが、割当周波数帯域内で互いに中心周波数の異なる複数の送信信号を選択的に生成する生成ユニットと、前記送信信号を発射する毎に、前記送信信号の中心周波数を切替制御する制御ユニットとを具備し、レーダサイトそれぞれが互いに連携して重ならないように前記制御ユニットの制御を実行することを特徴とする。

図１は、本発明の一実施形態に係るレーダ装置の構成の例を示すブロック図である。 図２は、従来方式のレーダ装置に干渉波が混入し重畳した場合の例を示すタイミング図である。 図３は、被干渉局に本発明を適用して送信毎に中心周波数を変化させ、干渉局のＰＲＦ及び信号波形は被干渉局と同一で且つ送信毎の中心周波数は一定と仮定した場合の例を示すタイミング図である。 図４は、被干渉局、干渉局双方に本発明を適用して送信毎に中心周波数を変化させるようにした場合の例を示すタイミング図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るレーダ装置の構成の例を示すブロック図である。図１において、タイミング制御部１１は装置全体の処理を制御するもので、主に送信種信号発生部１２、周波数制御部１３及び受信信号処理部１４それぞれの処理タイミングを制御する。

上記送信種信号発生部１２は、予め決められたＰＲＦ、パルス幅、変調方式の送信種信号をタイミング制御部１１からの指示に従って発生する。また、上記周波数制御部１３は局部発振器１５の発振周波数、第１バンドパスフィルタ１７の通過周波数帯域の制御を行い、受信信号処理部１４は受信エコー信号から目標を検出する処理を行う。

上記タイミング制御部１１の駆動制御により、送信種信号発生部１２で発生された送信種信号は、局部発振器１５から出力されるローカル信号と第１ミキサ１６で混合されてＲＦ（Radio Frequency）帯の信号に変換される。このＲＦ帯の送信種信号は、第１バンドパスフィルタ１７で映像周波数成分の信号が除去され、これによって所望の周波数成分の信号のみが抽出される。ここで抽出された信号は、第１増幅器１８で増幅されて送信信号となり、サーキュレータ１９によって空中線部２０に供給され、当該空中線部２０から空間へ放射される。

上記送信信号が空間に放射されて物標で反射されたエコー信号は空中線部２０で捕捉され、サーキュレータ１９によって第２増幅器２１に供給される。この第２増幅器２１に供給されたエコー信号は、第２増幅器２１で増幅され、局部発振器１５から送出される信号と第２ミキサ２２でＩＦ（intermediate frequency）帯の信号に周波数変換される。そして、第２バンドパスフィルタ２３で映像周波数成分の信号、及び中心周波数の異なる干渉波や二次エコー等の不要信号が除去されて所望の周波数成分の信号のみが抽出される。ここで抽出された信号は、受信信号処理部１４に供給され、干渉波除去等の処理を施される。

本実施形態の特徴は、送信信号を発射する毎に、周波数制御部１３によって局部発振器１５の発振周波数、第１バンドパスフィルタ１７の周波数特性を切り替えることにより、空間へ放射される送信信号の送信周波数を可変する機能を具備する点である。

上記構成において、以下、図２、図３及び図４を参照して本発明の作用について述べる。

図２は従来方式のレーダ装置に干渉波が混入し重畳した場合の例であり、この干渉波のＰＲＦ、信号波形及び中心周波数は被干渉局からの送信信号のものと同一であるものと仮定している。この場合、干渉波除去機能を通過して検出したエコー信号のレベルが真のエコー信号より大きくなってしまうため、従来のレーダ装置では誤検出をする可能性がある。

図３は、被干渉局に本発明を適用して、送信毎に送信信号の中心周波数をf1、f2、f3、f4と変化させるものとし、干渉局からの干渉波のＰＲＦ及び信号波形は被干渉局からの送信信号のものと同一で、且つ送信毎の中心周波数はf3で一定と仮定した場合の例である。この場合、被干渉局の中心周波数がf3の場合を除いて、第２バンドパスフィルタ２３を通過した際に干渉波がエコー信号から除去される。

尚、中心周波数がf3の場合には、他の周波数の信号より信号レベルが大きくなるので、従来の干渉波除去機能で除去することが可能であり、これによって真のエコー信号検出が可能となる。

図４は、被干渉局に本発明を適用して、送信毎に中心周波数をf1、f2、f3、f4と変化させるものとし、さらに干渉局にも本発明を適用して、被干渉局とは異なるタイミングで互いに重ならないように、送信毎に中心周波数をf4、f3、f2、f1と変化させるようにした場合の例である。このように、被干渉局、干渉局双方に本発明を適用することにより、第２バンドパスフィルタ２３を通過した際に干渉波は全て除去されることになる。

また、図２、図３及び図４の干渉波を二次エコーに置き換えると、本発明が二次エコー除去に関しても有効であることがわかる。

したがって、上記構成によるレーダ装置は、割当周波数帯域内の複数の周波数を使用し発射する送信信号の中心周波数を送信毎に変化させることで、干渉波、及び二次エコーの影響を低減させるようにしている。従って、干渉局の繰返周波数（ＰＲＦ）が近い場合あるいは干渉局の数が多い場合においても、干渉波によるレーダ装置の受信・処理したデータへの影響を低減させることができ、これに合わせて二次エコーの影響を低減し真のエコー信号の検出精度を向上させることができる。

尚、上記実施形態では、送信毎に周波数制御部１３によって局部発振器１５の発振周波数、第１バンドパスフィルタ１７の周波数特性を変化させ、空間へ放射される送信信号の送信周波数を可変するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、送信種信号発生部１２から送出する送信種信号の周波数、受信信号処理部１４の処理する信号の周波数、第１及び第２バンドパスフィルタ１７，２３の周波数特性を変化させた場合、又は局部発振器１５の発振周波数のみを変化させた場合、又は送信種信号発生部１２から送出する送信種信号の周波数、受信信号処理部１４の処理する信号の周波数を変化させた場合でも実現することが可能である。また、送信種信号の種類も無変調パルス信号、振幅及び周波数変調パルス信号を適用しても実現可能であり、またダブルスーパーヘテロダイン方式の送受信システムにも適用可能である。また、第２バンドパスフィルタ２３における、中心周波数の異なる干渉波や二次エコー等の不要信号を除去して、所望の周波数成分の信号のみを抽出する機能は、フーリエ変換処理等のデジタル処理で実現することも可能である。

また、本発明を同一割当周波数帯域のレーダサイトのレーダ装置全てに適用した場合には、レーダサイトそれぞれが互いに連携して重ならないように上記実施形態のように送信信号の周波数を切替制御することで、互いの干渉が回避される。このことから、割当周波数帯域の狭帯域化も図れる可能性があり、周波数帯域の有効活用という観点でも非常に有効な発明である。

その他、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明は、例えばＡＳＲ（Airport Surveillance Radar：空港監視レーダ）、ＰＡＲ（Precision Approach Radar：精測進入レーダ）、Ｗ／Ｒ（Weather Radar：気象レーダ）等の一次レーダ装置全般に利用可能である。

Claims (8)

1. 割当周波数帯域内で互いに中心周波数の異なる複数の送信信号を選択的に生成する生成ユニットと、
   前記送信信号を空間に発射し、物標によって反射されたエコー信号を受信する送受信ユニットと、
   前記送信信号を発射する毎に、前記生成ユニットに対して前記送信信号の中心周波数を変化させる制御ユニットと
   を具備し、
   前記制御ユニットは、覆域が重なりかつ送信信号を発射する毎に送信信号の中心周波数が切り替えられる他のレーダ装置との間で互いに連携して前記送信信号の中心周波数を前記他のレーダ装置が使用する中心周波数以外の周波数に切替制御することを特徴とするレーダ装置。
2. 複数種類のパルス幅または変調方式による送信信号を選択的に生成する生成ユニットと、
   前記送信信号を空間に発射し、物標によって反射されたエコー信号を受信する送受信ユニットと、
   前記送信信号を発射する毎に、前記生成ユニットに対して前記送信信号の種類を変化させる制御ユニットと
   を具備し、
   前記制御ユニットは、覆域が重なりかつ送信信号を発射する毎に送信信号のパルス幅または変調方式の種類が切り替えられる他のレーダ装置との間で互いに連携して前記送信信号の種類を前記他のレーダ装置が使用する種類以外の種類に切替制御することを特徴とするレーダ装置。
3. さらに、前記制御ユニットを起動して、前記送受信ユニットの受信信号から前記中心周波数の近接した干渉局から発射された送信信号、又は干渉局から発射され物標によって反射されたエコー信号を除去する不要波除去ユニットを備えることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
4. さらに、前記制御ユニットを起動して、前記送受信ユニットの受信信号から前記送信信号の種類またはそのタイミング以外の二次エコー信号を除去する二次エコー除去ユニットを備えることを特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
5. 覆域が重なるそれぞれのレーダサイトが、割当周波数帯域内で互いに中心周波数の異なる複数の送信信号を選択的に生成し、前記送信信号を空間に発射し、物標によって反射されたエコー信号を受信し、前記送信信号をそれぞれのサイトが発射する毎に、前記送信信号の中心周波数を互いに重ならないように連携して切替制御することを特徴とするレーダサイト間調整方法。
6. 前記レーダサイトそれぞれは、さらに、前記エコー信号の受信信号から前記中心周波数の近接した干渉局となるレーダサイトから発射された送信信号、又は干渉局となるレーダサイトから発射され物標によって反射されたエコー信号を除去することを特徴とする請求項５記載のレーダサイト間調整方法。
7. 覆域が重なるそれぞれのレーダサイトが、パルス幅または変調方式の種類が異なる複数の送信信号を選択的に生成し、前記送信信号を空間に発射し、物標によって反射されたエコー信号を受信し、前記送信信号を発射する毎に、前記送信信号の種類を互いに重ならないように他のレーダサイトとの間で連携して切替制御することを特徴とするレーダサイト間調整方法。
8. 前記レーダサイトそれぞれは、さらに、前記エコー信号の受信信号から前記送信信号の種類またはそのタイミング以外の二次エコー信号を除去することを特徴とする請求項７記載のレーダサイト間調整方法。

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