JP6891526B2 - Radar device and its control method - Google Patents
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Description
本発明は、レーダ装置及びその制御方法に関し、特に可動フェーズドアレイアンテナによって監視制御を行うレーダ装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a radar device and a control method thereof, and more particularly to a radar device that performs monitoring control by a movable phased array antenna and a control method thereof.
レーダ装置は、それぞれ所定の方位範囲を走査するフェーズドアレイアンテナを複数備えることで全方位を走査することができるよう構成されている。また近年、複数のフェーズドアレイアンテナのうちの１つが機能を喪失した場合でも、そのフェーズドアレイアンテナが分担していた方位範囲の監視機能を維持することができるレーダ装置が提案されている。 The radar device is configured to be capable of scanning in all directions by providing a plurality of phased array antennas that each scan a predetermined directional range. Further, in recent years, even if one of a plurality of phased array antennas loses its function, a radar device capable of maintaining the monitoring function of the directional range shared by the phased array antenna has been proposed.
例えば特許文献１のレーダ装置は、フェーズドアレイアンテナを有する複数の各空中線部のアンテナ開口の方位をそれぞれ機械的に変更させるための空中線駆動部を設ける。操作員が機能を喪失した空中線部を指定すると、空中線駆動制御部が空中線駆動部を制御し、機能を喪失した空中線部を除く全ての空中線部によって方位全周の監視を継続的に維持させる。
For example, the radar device of
また特許文献２には、非回転のフェーズドアレイ方式により全周方向についての捜索が可能なレーダ装置であって、フェーズドアレイアンテナによる複数のアンテナ面が多面体を形成するとともに、所定の方角を複数のアンテナ面のうち少なくとも２つのアンテナ面が捜索可能な覆域に含むよう構成されたレーダ装置が開示されている。
Further,
また特許文献３に開示のレーダ装置は、アンテナ開口の方位の変更のために空中線部を駆動させると、空中駆動部を駆動させている間、空中駆動部の駆動によって発生する走査されない範囲をカバーするように、隣り合う２つの空中駆動部のそれぞれのビームの走査範囲を逐次変更する。またレーダ装置は、隣り合う２つの空中駆動部同士のビームの走査範囲が重複しないように、隣り合う２つの空中駆動部のそれぞれのビームの走査範囲を逐次変更する。
Further, the radar device disclosed in
しかしながら特許文献１の構成では、機能を喪失した空中線部が分担していたビーム走査範囲の監視を、他のフェーズドアレイアンテナで形成したビームを電子的にシフトすることで継続的に維持させる。しかしビームを電子的にシフトすると、そのシフト量が大きいほどレーダ性能は劣化する。したがって機能を喪失した空中線部のアンテナ開口の方向では、機能喪失前と比較してレーダ性能が劣化してしまう。またレーダ装置は、通常、全方位の監視をするが、時には特定の方位を重点的に監視したい場合が発生する。特許文献１には、特定の方位を重点的に監視したい場合、操作員が特定方位を指定すると、空中線駆動制御部が、その特定方位にビーム形成するアンテナ開口およびアンテナ素子数を増大させるように空中線部の設定方位を計算し、空中線駆動部を制御して所望の空中線部を回転させることが開示されている。しかしながら特許文献１に開示された構成では、２つのアンテナ開口によって同一の平面を形成可能な方位は限られている。このため、特許文献１の構成では、２つのアンテナ開口によって同一の平面が形成される場合のアンテナ開口の方向と、重点的に監視したい特定方位が異なる場合、特定方位へ電子的にビームをシフトさせる必要が生じ、それによってレーダ性能が低下する。
However, in the configuration of
特許文献２の構成でも、機能を喪失した空中線部のアンテナ開口の方向では、機能喪失前と比較してレーダ性能が劣化する。また特許文献２には、２つのアンテナ開口で同一の平面を形成することが可能な構成は開示されていない。
Even in the configuration of
また特許文献３に開示されている構成は、アンテナ開口面の方位変更の際に生じる、ビーム走査の空白エリア発生を防ぐものに過ぎない。特許文献３の構成でも、機能を喪失した空中線部のアンテナ開口の方向では機能喪失前と比較してレーダ性能が劣化する。また特許文献３にも、重点的に監視したい特定方位で２つのアンテナ開口で同一の平面を形成するときの最大のレーダ性能が得られる構成は開示されていない。
Further, the configuration disclosed in
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、可動フェーズドアレイアンテナを用いるレーダ装置において、特定方位におけるレーダ性能を向上することができるレーダ装置及びその制御方法を提供することを目的の１つとする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a radar device capable of improving radar performance in a specific direction and a control method thereof in a radar device using a movable phased array antenna. Let it be one of.
上記課題を解決するため、本発明の１側面によるレーダ装置は、フェーズドアレイアンテナを有する複数の空中線部と、前記複数の空中線部が設置される回転台と、前記複数の空中線部をそれぞれ機械的に回転する複数の空中線駆動部と、前記回転台を回転する回転台駆動部と、特定方位を指示する指示部と、前記複数の空中線部のうちの少なくとも１つが前記特定方位に向くよう前記回転台駆動部を制御する制御部とを有する。 In order to solve the above problems, the radar device according to one aspect of the present invention mechanically comprises a plurality of antenna portions having a phased array antenna, a turntable on which the plurality of antenna portions are installed, and the plurality of antenna portions, respectively. A plurality of antenna drive units that rotate in, a turntable drive unit that rotates the turntable, an instruction unit that indicates a specific direction, and the rotation so that at least one of the plurality of antenna units faces the specific direction. It has a control unit that controls the pedestal drive unit.
本発明の他の側面によるレーダ装置の制御方法は、フェーズドアレイアンテナを有する複数の空中線部を備えそれぞれ機械的に回転するレーダ装置の制御方法であって、特定方位を指示し、前記複数の空中線部のうちの少なくとも１つが前記特定方位に向くよう前記複数の空中線部が設置される回転台を回転する。 A method for controlling a radar device according to another aspect of the present invention is a method for controlling a radar device having a plurality of antennas having a phased array antenna and each of which rotates mechanically, instructing a specific direction, and the plurality of antennas. The turntable on which the plurality of antenna portions are installed is rotated so that at least one of the portions faces the specific direction.
本発明の上記側面によれば、可動フェーズドアレイアンテナを用いるレーダ装置において、特定方位におけるレーダ性能を向上することができる。 According to the above aspect of the present invention, in a radar device using a movable phased array antenna, radar performance in a specific direction can be improved.
［第1の実施形態］
図１は、第１の実施形態の構成を示すブロック図である。図１に示すように、レーダ装置１は、フェーズドアレイアンテナを有するｎ個（ｎは３以上の整数）の空中線部１１〜空中線部１ｎと、空中線部１１〜１ｎのそれぞれの方位を機械的に変更するためのｎ個の空中線駆動部２１〜空中線駆動部２ｎとを備えている。またレーダ装置１は、空中線部１１〜１ｎと空中線駆動部２１〜２ｎが設置されている回転台３０と、回転台３０の回転角度を制御する回転台駆動部３１と、を備えている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment. As shown in FIG. 1, the
またレーダ装置１は、ｎ個の空中線部１１〜１ｎの各設定方位を計算してｎ個の空中線駆動部２１〜２ｎの制御を行うための制御データおよび空中線部１１〜１ｎ全体の回転量を計算する空中線駆動制御部３２を備えている。
Further, the
またレーダ装置１は、特定方位のレーダ性能の向上を指示する指示部３３を備えている。指示部３３は、例えば、操作員が操作することで、重点的に監視を行うための特定方位のレーダ性能の向上を指示するよう構成されたタッチパネルであってよい。また、指示部３３には、操作員が操作することで、機能を喪失した空中線部と、その空中線部が分担していた監視方位範囲のレーダ性能を維持する指示が入力されてもよい。指示部３３は、入力された指示を空中線駆動制御部３２へ伝送する。
Further, the
空中線駆動制御部３２は、入力された指示が、重点的に監視が必要と判断された特定方位の入力であった場合、２つの空中線部のアンテナ開口が同一平面を形成し、空中線部１１〜１ｎにより方位全周の走査が維持できるよう、各空中線部１１〜１ｎの設定方位を計算する。空中線駆動制御部３２は、各空中線部１１〜１ｎが設定方位に向くよう空中線駆動部２１〜２ｎを制御する方位制御データを生成し、空中線駆動部２１〜２ｎに伝送する。
In the antenna
空中線駆動部２１〜２ｎは、方位制御データに従って機械的に作動し各空中線部１１〜１ｎを回転し各空中線部１１〜１ｎのアンテナ開口の方位を設定する。また空中線駆動制御部３２は、同一平面を形成する２つの空中線部のアンテナ開口が特定方位に向くよう回転台駆動部３１を制御する回転台制御データを生成し、回転台駆動部３１に伝送する。回転台駆動部３１は、回転台制御データに従って回転台３０を回転させる。
The
また、空中線駆動制御部３２は、機能が喪失された空中線部が入力された場合、機能が喪失した空中線部が分担していた監視方位範囲を他の空中線部で補完できるように、各空中線部の設定方位を計算し、各空中線部１１〜１ｎが設定方位に向くよう空中線駆動部２１〜２ｎを制御する方位制御データを生成し、空中線駆動部２１〜２ｎに伝送する。空中線駆動部２１〜２ｎは、方位制御データに従って機械的に作動し各空中線部１１〜１ｎを回転し各空中線部１１〜１ｎのアンテナ開口の方位を設定する。
Further, the antenna
また空中線駆動制御部３２は、入力された指示が、機能を喪失した空中線部が分担していた監視方位範囲のレーダ性能維持の指示であった場合には、その方位に、機能を喪失していない空中線部のうちのいずれか１つが向くよう回転台駆動部３１を制御する回転台制御データを生成する。空中線駆動制御部３２は、生成した回転台制御データを回転台駆動部３１に伝送する。回転台駆動部３１は、回転台制御データに従って回転台３０を回転させる。
Further, if the input instruction is an instruction to maintain the radar performance in the monitoring directional range shared by the antenna unit that has lost the function, the antenna
次に本実施形態の動作を詳細に説明する。図２は、図１の動作を示すフローチャートである。 Next, the operation of this embodiment will be described in detail. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of FIG.
指示部３３からｎ個の空中線部１１〜１ｎの設定方位及び回転台３０の回転角度に関する指示が伝送されると、空中線駆動制御部３２は、重点的に監視を行うための特定方位が入力されたか判断する（ステップＳ１）。空中線駆動制御部３２は、重点的に監視を行うための特定方位が入力された場合、特定方位へのビーム形成に用いるフェーズドアレイアンテナの開口の大きさが増大するように、２つの空中線部のアンテナ開口が同一平面を形成する。また空中線駆動制御部３２は、方位全周の走査が維持できるよう、各空中線部を回転する（ステップＳ２）。通常は、１つの空中線部でビーム形成を行うが、本実施形態では特定方位へは複数の空中線部を同時に用いてビーム形成を行う。ここで、複数の空中線部で特定方位のビーム形成を行うように空中線部のアンテナ開口の方位設定角度を変えると、その空中線部は、方位全周を走査する捜索ビームを形成する際に、アンテナ開口の方位に対して左右のいずれかに大きくビーム方位をシフトさせる必要が生じる。その結果、ビーム形成の方位から見たアンテナ開口が実効的に小さくなるために、目標の探知性能の低下を招くおそれがある。さらに、ビームの半値幅が大きくなるために、方位分解性能も低下する。空中線駆動制御部３２は、このようなレーダ性能に対する悪影響を軽減させるために、特定方位へビームを形成する空中線部のアンテナ開口の方位設定角度だけでなく、それ以外の領域へビームを形成する他の空中線部のアンテナ開口の方位設定角度も変化させる。また、複数の空中線部で特定方位にビームを形成する際に、複数の空中線部で形成したアンテナ開口の方位が必ずしも特定方位に一致するものではなく、一般的にはビーム方位を電子的にシフトさせて特定方位へビームを形成する必要がある。その結果、ビームのシフト量の大きさに伴ってレーダ性能が劣化する。
When the
そこで、同一平面を形成する２つの空中線部のアンテナ開口が特定方位に向くよう回転台３０を回転する（ステップＳ３）。それにより、複数の空中線部で特定方位にビームを形成する際に、ビーム方位の電子的なシフトが必要なくなり、最大のレーダ性能を得ることができるようになる。
Therefore, the
ステップＳ１において、重点的に監視を行うための特定方位の入力でなかった場合、機能を喪失した空中線部が入力されたか判断し（ステップＳ４）、機能を喪失した空中線部が入力された場合、機能を喪失した空中線部が分担していたビーム走査範囲を他の空中線部で補完できるよう各空中線部１１〜１nを回転する（ステップＳ５）。さらに、入力された指示が、機能を喪失した空中線部が分担していた監視方位範囲のレーダ性能を維持するよう指示するものであったか判断し（ステップＳ６）、機能を喪失した空中線部が分担していた監視方位範囲のレーダ性能を維持する場合には、その方位に、機能を喪失していない空中線部のうちのいずれか１つが向くよう回転台３０を回転する（ステップＳ７）。これにより、機能を喪失した空中線部に代わって同一の方位に他の空中線部の方位角度が設定されるため、機能を喪失した空中線部が分担していた監視方位範囲のレーダ性能を維持することができる。
In step S1, if the input is not in a specific direction for focused monitoring, it is determined whether the antenna part that has lost the function has been input (step S4), and if the antenna part that has lost the function is input, Each
以上説明したように、本実施形態のレーダ装置は、入力された指示が、重点的に監視が必要と判断された特定方位の入力であった場合、複数の空中線部のアンテナ開口で同一平面を形成し、その方位が特定方位に一致するように空中線部が設置された回転台を回転させる。また本発明のレーダ装置は、機能を喪失した空中線部が入力された場合、機能を喪失した空中線部が分担していたビーム走査範囲を他の空中線部で補完し、さらに機能を喪失した空中線部のアンテナ開口の方位に、機能を喪失していない空中線部のうちのいずれか１つが向くように、回転台を回転させる。 As described above, in the radar device of the present embodiment, when the input instruction is the input of a specific direction that is determined to require intensive monitoring, the antenna openings of a plurality of antennas make the same plane. The turntable is formed and the antenna portion is installed so that the orientation matches the specific orientation. Further, in the radar device of the present invention, when an antenna portion having lost its function is input, the beam scanning range shared by the antenna portion having lost its function is complemented by another antenna portion, and the antenna portion having lost its function is further complemented. Rotate the turntable so that any one of the non-functional antennas points in the direction of the antenna opening.
したがって本実施形態のレーダ装置は、必要に応じて特定の方位に対するレーダ性能を高め、複数のフェーズドアレイアンテナのうち少なくとも１つが機能を喪失しても、そのフェーズドアレイアンテナが分担していた方位範囲の監視機能を維持しながら方位全周の監視機能を行うことができる。これとともに、本実施形態のレーダ装置の構成によれば、重点的な監視が必要な特定方位または機能を喪失したフェーズドアレイアンテナのアンテナ開口の方位に対して、最大のレーダ性能が得られる。 Therefore, the radar device of the present embodiment enhances the radar performance for a specific direction as needed, and even if at least one of the plurality of phased array antennas loses its function, the direction range shared by the phased array antennas. It is possible to perform the monitoring function around the entire direction while maintaining the monitoring function of. At the same time, according to the configuration of the radar device of the present embodiment, the maximum radar performance can be obtained for a specific direction that requires focused monitoring or the direction of the antenna opening of the phased array antenna that has lost the function.
［第２の実施形態］
次に本発明の第２の実施形態について説明する。図３は、第２の実施形態の構成を示すブロック図である。図３に示すように、レーダ装置２は、第１の実施形態と同様なフェーズドアレイアンテナを有するｎ個（ｎは３以上の整数）の空中線部１１〜１ｎと、空中線部１１〜１ｎのそれぞれの方位を機械的に変更するためのｎ個の空中線駆動部２１〜２ｎとを備えている。またレーダ装置１は、第１の実施形態と同様な空中線部１１〜１ｎと空中線駆動部２１〜２ｎが設置されている回転台３０と、回転台３０の回転角度を制御する回転台駆動部３１と、を備えている。またレーダ装置１は、第１の実施形態と同様なｎ個の空中線部１１〜１ｎの各設定方位を計算してｎ個の空中線駆動部２１〜２ｎの制御を行うための制御データおよび空中線部１１〜１ｎ全体の回転量を計算する空中線駆動制御部３２を備えている。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment. As shown in FIG. 3, the
さらに本実施形態のレーダ装置２は、所定の空中線部のＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号が入出力できるように切り替えを行うセクタ切替部４０と、信号系統の送受信の切り替えを行う送受信切替部４１とを備えている。またレーダ装置２は、送受信切替部４１から受信ＲＦ信号を受信してＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号に変換する受信部４２と、受信部４２から入力されたＩＦ信号の目標検出を行う信号処理部４３と、検出目標の追尾を行う追尾部４４とを備えている。またレーダ装置２は、方位全周を常時走査する捜索ビームを形成するための制御データを生成するビーム制御部４５と、ビーム制御部４５が生成した制御データを送受信切替部４１へ送信する送信部４６とを備えている。
Further, the
また本実施形態のレーダ装置２は、検出目標の追尾状況を表示する表示部４７と第１の実施形態における指示部３３の機能を含む表示・操作部４８を備えている。
Further, the
図３に示すように、セクタ切替部４０は、空中線部１１〜空中線部１ｎと接続され、送受信ＲＦ信号の入出力を実行する空中線部１１〜１ｎを適宜に切り替える。また、セクタ切替部４０は、送受信切替部４１と接続されており、受信ＲＦ信号を受信部４２へ伝送する。
As shown in FIG. 3, the
送受信切替部４１は、送信部４６からの送信ＲＦ信号を受信してセクタ切替部４０へ伝送する。また、送受信切替部４１は受信部４２へ受信ＲＦ信号を入力する。
The transmission /
受信部４２は、入力された受信ＲＦ信号を受信ＩＦ信号に変換し信号処理部４３に入力する。信号処理部４３は、入力された受信ＩＦ信号を分析して目標検出を行い、目標検出結果を追尾部４４に入力する。追尾部４４は、入力された目標検出結果をもとに検出目標の追尾を行い、検出目標の追尾状況を表示部４７に入力する。表示部４７は、画面に検出目標の追尾状況を表示し、操作員が検出目標の追尾状況を視認する。
The receiving
また、追尾部４４は追尾処理結果をビーム制御部４５へ伝送する。ビーム制御部４５は、追尾目標に対して照射する追尾ビームを形成するための制御データを生成する。さらに、ビーム制御部４５は、方位全周を常時走査する捜索ビームを形成するための制御データも生成する。これらの制御データは、送信部４６、送受信切替部４１及びセクタ切替部４０のルートで空中線部１１〜空中線部１ｎへ伝送される。
Further, the
また、送信部４６は、ビーム制御部４５で生成された制御データに基づいて、送信ＲＦ信号を生成して送受信切替部４１へ伝送し、さらに、セクタ切替部４０が、所定の空中線部のＲＦ信号が空中線部１１〜空中線部１ｎへ入出力できるように切り替えを行う。そして、空中線部１１〜空中線部１ｎでは、それぞれのフェーズドアレイアンテナが所定の方向にビームを形成する。
Further, the
また、操作員は、表示部４７にて目標の追尾状況を視認し、指示部３３に、特に重点的に監視が必要と判断した特定方位を手動で入力する。指示部３３は、入力された特定方位を空中線駆動制御部３２へ伝送する。
In addition, the operator visually recognizes the tracking status of the target on the
空中線駆動制御部３２は、入力された指示が、重点的に監視が必要と判断された特定方位の入力であった場合、２つの空中線部のアンテナ開口が同一平面を形成し、空中線部１１〜１ｎにより方位全周の走査が維持できるよう、各空中線部１１〜１ｎの設定方位を計算する。空中線駆動制御部３２は、各空中線部１１〜１ｎが設定方位に向くよう空中線駆動部２１〜２ｎを制御する方位制御データを生成し、空中線駆動部２１〜２ｎに伝送する。空中線駆動部２１〜２ｎは、方位制御データに従って機械的に作動し各空中線部１１〜１ｎを回転し各空中線部１１〜１ｎのアンテナ開口の方位を設定する。また空中線駆動制御部３２は、同一平面を形成する２つの空中線部のアンテナ開口が特定方位に向くよう回転台駆動部３１を制御する回転台制御データを生成し、回転台駆動部３１に伝送する。回転台駆動部３１は、回転台制御データに従って回転台３０を回転させる。
In the antenna
また、空中線駆動制御部３２は、機能が喪失された空中線部が入力された場合、機能が喪失した空中線部が分担していた監視方位範囲を他の空中線部で補完できるように、各空中線部の設定方位を計算し、各空中線部１１〜１ｎが設定方位に向くよう空中線駆動部２１〜２ｎを制御する方位制御データを生成し、空中線駆動部２１〜２ｎに伝送する。空中線駆動部２１〜２ｎは、方位制御データに従って機械的に作動し各空中線部１１〜１ｎを回転し各空中線部１１〜１ｎのアンテナ開口の方位を設定する。また空中線駆動制御部３２は、入力された指示が、機能を喪失した空中線部が分担していた監視方位範囲のレーダ性能維持の指示であった場合には、その方位に、機能を喪失していない空中線部のうちのいずれか１つが向くよう回転台駆動部３１を制御する回転台制御データを生成し、回転台駆動部３１に伝送する。回転台駆動部３１は、回転台制御データに従って回転台３０を回転させる。
Further, the antenna
次に本実施形態の動作を詳細に説明する。フェーズドアレイアンテナを有するｎ個の空中線部１１〜１ｎで受信された受信ＲＦ信号は、セクタ切替部４０を経由して送受信切替部４１へ伝送される。このとき、セクタ切替部４０は、ビーム制御部４５からの制御信号によって、どの空中線部からの受信ＲＦ信号を入力するかを選択的に切り替える。送受信切替部４１は、セクタ切替部４０から入力された受信ＲＦ信号を受信部４２へ伝送する。そして、受信部４２が、受信ＲＦ信号をＩＦ信号に変換し信号処理部４３へ伝送する。
Next, the operation of this embodiment will be described in detail. The received RF signals received by the
さらに、信号処理部４３が、目標に相当する信号を抽出する目標検出処理を行い、目標の検出時刻、位置情報などの目標検出データを追尾部４４へ伝送する。これによって、追尾部４４は、目標検出データに基づいて、現時点における目標位置、速度、および針路の推定や、未来時刻の目標位置、速度、および針路の予測を行う。そして、追尾部４４は、推定した目標位置、速度、および針路のデータを表示部４７へ伝送し、表示部４７において、表示画面に目標の位置、速度、および針路のデータなどを表示して、操作員に視認させる。
Further, the
また、追尾部４４で得られる未来時刻の目標位置のデータはビーム制御部４５へ伝送され、ビーム制御部４５が、当該時刻になったら目標位置に対してビームを照射する追尾ビームの制御データを生成する。なお、ビーム制御部４５は、追尾ビームの他に、方位全周を常時ビーム走査するための捜索ビームの制御データも生成する。ビーム制御部４５で生成された制御データは、送信部４６→送受信切替部４１→セクタ切替部４０→空中線部１１〜空中線部１ｎのルートで伝送される。
Further, the data of the target position of the future time obtained by the
このとき、送信部４６は、制御データにより指定される所定のタイミングで送信ＲＦ信号を発生し、この送信ＲＦ信号を、送受信切替部４１を経由してセクタ切替部４０へ伝送する。セクタ切替部４０は、ビーム制御部４５からの制御データに基づいて、所定の方位にビームを形成するよう空中線部１１〜空中線部１ｎのうち、必要な空中線部に送信ＲＦ信号の伝送先を切り替える。そして、空中線部１１〜空中線部１ｎは、入力されたＲＦ送信信号と、ビーム制御部４５からの制御データとに基づいて、所定の空中線部のフェーズドアレイアンテナが送信ビームを形成する。
At this time, the
一方、操作員は、表示部４７に表示される目標の位置、速度、進行方向、および種別などのデータから状況を把握し、必要と判断する場合には、重点的に監視を行うための特定方位を指示部３３から手動で指定する。このとき指定した特定方位の方位データは、指示部３３から空中線駆動制御部３２へ伝送される。これによって、空中線駆動制御部３２は、特定方位へのビーム形成に用いるフェーズドアレイアンテナの開口の大きさが増大するように、各空中線部のアンテナ開口の方位設定角度を計算する。通常は、１つの空中線部でビーム形成を行うが、特定方位へは複数の空中線部を同時に用いてビーム形成を行う。複数の空中線部で特定方位のビーム形成を行うように空中線部のアンテナ開口の方位設定角度を変えると、方位全周を走査する捜索ビームを形成する際に、その空中線部は、アンテナ開口の方位に対して左右のいずれかに大きくビーム方位をシフトさせる必要が生じる。その結果、ビーム形成の方位から見たアンテナ開口が実効的に小さくなるために、目標の探知性能の低下を招くおそれがある。さらに、ビームの半値幅が大きくなるために、方位分解性能も低下する。空中線駆動制御部３２は、このようなレーダ性能に対する悪影響を軽減させるために、特定方位へビームを形成する空中線部のアンテナ開口の方位設定角度だけでなく、それ以外の領域へビームを形成する他の空中線部のアンテナ開口の方位設定角度も変化させる。また、複数の空中線部で特定方位にビームを形成する際に、複数の空中線部で形成したアンテナ開口の方位が必ずしも特定方位に一致するものではなく、一般的にはビーム方位を電子的にシフトさせて特定方位へビームを形成する必要がある。その結果、ビームのシフト量の大きさに伴ってレーダ性能が劣化する。そこで、複数の空中線部で形成したアンテナ開口の方位が特定方位に一致するように、すべての空中線部が設置された回転台３０を回転させる。それにより、複数の空中線部で特定方位にビームを形成する際に、ビーム方位の電子的なシフトが必要なくなり、最大のレーダ性能を得ることができるようになる。
On the other hand, the operator grasps the situation from the data such as the position, speed, direction of travel, and type of the target displayed on the
また、操作員は、機能を喪失した空中線部のデータを指示部３３から手動で入力する。これによって、機能を喪失した空中線部のデータは、指示部３３から空中線駆動制御部３２へ伝送される。ここで、空中線部の機能が喪失されると、その空中線部が分担していた方位範囲のビーム走査ができなくなる。そのため、機能を喪失した空中線部の情報に応じて、その空中線部が分担していたビーム走査範囲を他の空中線部で補完できるように、空中線駆動制御部３２は、各空中線部の設定方位を計算すると共に方位制御データを生成する。そして、空中線駆動制御部３２で計算された各空中線部のアンテナ開口の方位設定角度は空中線駆動部２１〜２ｎに伝送され、空中線部１１〜空中線部１ｎがそれぞれ設定された方位に設定されるよう機械的に作動させる。さらに、機能を喪失した空中線部が分担していた監視方位範囲のレーダ性能を維持するように、操作員が指示部３３で指定した場合には、その指定情報が空中線駆動制御部３２に伝送される。空中線駆動制御部３２では、機能を喪失した空中線部の方位に、機能を喪失していない空中線部のうちのいずれか１つが向くように、回転台３０の回転量を計算して、回転台駆動部３１へ回転を指示する。これにより、機能を喪失した空中線部に代わって同一の方位に他の空中線部が設定されるため、機能を喪失した空中線部が分担していた監視方位範囲のレーダ性能を維持することができる。
In addition, the operator manually inputs the data of the antenna portion that has lost the function from the
以上説明した本実施形態のレーダ装置によれば、目標検出データに基づいて、現時点における目標位置、速度、および針路の推定や、未来時刻の目標位置、速度、および針路の予測を行い、推定した目標位置、速度、および針路のデータを表示画面に表示して、操作員に視認させることができる。また本実施形態のレーダ装置によれば、未来時刻の目標位置に対して追尾ビームを照射することができ、さらに追尾ビームの他に、方位全周を常時ビーム走査するための捜索ビームを照射することができる。これとともに、本実施形態のレーダ装置によれば、第１の実施形態と同様に、必要に応じて特定の方位に対するレーダ性能を高め、複数のフェーズドアレイアンテナのうち少なくとも１つが機能を喪失しても、そのフェーズドアレイアンテナが分担していた方位範囲の監視機能を維持しながら方位全周の監視機能を行う。これと共に、本実施形態のレーダ装置によれば、重点的な監視が必要な特定方位または機能を喪失したフェーズドアレイアンテナのアンテナ開口の方位に対して、最大のレーダ性能が得られる。 According to the radar device of the present embodiment described above, the target position, speed, and course at the present time are estimated, and the target position, speed, and course at the future time are predicted and estimated based on the target detection data. The target position, speed, and course data can be displayed on the display screen so that the operator can visually recognize the data. Further, according to the radar device of the present embodiment, the tracking beam can be irradiated to the target position at the future time, and in addition to the tracking beam, a search beam for constantly scanning the entire circumference of the direction is irradiated. be able to. At the same time, according to the radar device of the present embodiment, as in the first embodiment, the radar performance for a specific direction is improved as needed, and at least one of the plurality of phased array antennas loses its function. Also, while maintaining the monitoring function of the directional range shared by the phased array antenna, the monitoring function of the entire directional range is performed. At the same time, according to the radar device of the present embodiment, the maximum radar performance can be obtained for a specific direction that requires focused monitoring or the direction of the antenna opening of the phased array antenna that has lost the function.
［第３の実施の形態］
図４は、第３の実施形態の構成を示すブロック図である。第３の実施形態では、操作員が指定した重点監視を必要とする目標の存在する方位を自動的に特定方位に設定すると共に、その目標の移動に伴い特定方位を自動的に変更することができるように構成されている。構成上、図３と異なる点は、表示・操作部５１が、操作員が操作することによって表示中の複数の目標のうち追尾目標とする重点監視目標を指定する目標指定部５２を備え、また指示部５３は、目標指定部５２により指定された目標の方位データを追尾部４４から取得して特定方位とし空中線駆動制御部に伝送する点である。
[Third Embodiment]
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the third embodiment. In the third embodiment, the direction in which the target requiring priority monitoring specified by the operator exists is automatically set to a specific direction, and the specific direction is automatically changed as the target moves. It is configured so that it can be done. The difference from FIG. 3 in terms of configuration is that the display /
追尾部４４は、第２の実施形態と同様、信号処理部４３から入力される目標検出データを用いて追尾処理を行い現時点の目標の位置、速度、および針路の推定、未来時刻の目標の位置、速度、および針路の予測を行う。指示部５３は、目標指定部５２により重点監視目標に指定された目標の方位を追尾部４４から取得する。指示部５３は、重点監視目標に指定された目標の方位を検知し、その都度、特定方位を更新して、空中線駆動制御部３２に伝送する。
Similar to the second embodiment, the
図５は、図４の重点監視目標の更新の動作を示すフローチャートである。まず追尾部４４が、信号処理部４３から入力される目標検出データを用い追尾処理を行い、現時点の目標の位置、速度、および針路の推定、未来時刻の目標の位置、速度、および針路の予測を行う（ステップＳ２０）。目標予測データはビーム制御部４５へ伝送され、目標推定データは表示部４７へ伝送される。
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of updating the priority monitoring target of FIG. First, the
表示・操作部５１の表示部４７は、追尾目標情報表示処理、具体的には目標推定データに基づく追尾目標情報を表示するための画面表示データの生成処理及び、画面への追尾目標情報の表示処理を行う（ステップＳ２１）。また表示・操作部５１の目標指定部５２が、操作員によって追尾目標とする重点監視目標の指定の操作がされた場合、その重点監視目標の指定を受け付け、追尾目標を指定する重点監視目標データを生成し、指示部５３に伝送する（ステップＳ２２）。
The
指示部５３は、追尾目標を指定する重点監視目標データを受信すると、重点監視目標が変更されたか、または初めて重点監視目標が設定されたかを判定する（ステップＳ２３）。既存の重点監視目標から変更があった場合及び初めて重点監視目標が設定された場合には（ステップＳ２３でＹＥＳ）、指示部５３は、既存の重点監視目標を削除し、新たに指定された目標を重点監視目標とする（ステップＳ２４）。指示部５３は、追尾部４４が現在追尾中の複数の目標の位置データの中から重点監視目標の方位データを抽出し（ステップＳ２５）、抽出した方位データから重点監視目標の方位を生成し、重点監視目標の方位を特定方位として空中線駆動制御部３２へ伝送する。空中線駆動制御部３２は、空中線駆動部２１〜２ｎ及び回転台駆動部３１を制御し、特定方位とされた重点監視目標の方位にて最大のレーダ性能が得られるように空中線部１１〜１ｎ及び回転台３０を回転させる。
Upon receiving the priority monitoring target data for designating the tracking target, the
以上説明したように、本実施形態によれば、操作員の操作により重点監視目標が変更されたか、または初めて重点監視目標が設定された場合、追尾目標とする重点監視目標を更新して重点監視目標の方位を特定方位とし、特定方位において最大のレーダ性能が得られるように空中線部１１〜１ｎ及び回転台３０を回転させる。
As described above, according to the present embodiment, when the priority monitoring target is changed by the operation of the operator or the priority monitoring target is set for the first time, the priority monitoring target as the tracking target is updated and the priority monitoring is performed. The target direction is set to a specific direction, and the
このような構成により、操作員の重点監視目標の指定操作により重点監視目標を更新して、逐次指定された重点監視目標の方位にて最大のレーダ性能が得られるよう、空中線部１１〜１ｎ及び回転台３０を回転させることができる。
With such a configuration, the priority monitoring target is updated by the operation of designating the priority monitoring target of the operator, so that the maximum radar performance can be obtained in the direction of the priority monitoring target sequentially specified. The
［第１の実施例］
次に第２の実施形態の具体例である第１の実施例について説明する。図６は、第１の実施例の構成を示すブロック図である。第１の実施例は、図６に示すように、４個の空中線部により４面のフェーズドアレイアンテナを有するレーダ装置の実施例である。なお、図６に示す構成および基本動作は、空中線部の数量が４個である以外は前述の図３の構成と同じである。
[First Example]
Next, a first embodiment, which is a specific example of the second embodiment, will be described. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment. As shown in FIG. 6, the first embodiment is an embodiment of a radar device having four phased array antennas with four antenna portions. The configuration and basic operation shown in FIG. 6 are the same as the configuration of FIG. 3 described above except that the number of antenna portions is four.
図６に示すように、セクタ切替部４０およびビーム制御部４５は、空中線部１１〜空中線部１４に接続してデータの授受を行う。また、空中線駆動制御部３２は、空中線駆動部２１〜２４に接続して各空中線部のアンテナ開口の方位設定角度を伝送する。図７を用いて、特定方位の指定が無い場合の空中線駆動制御部３２における各空中線部の設定方位の計算例を説明する。
As shown in FIG. 6, the
図７は、図６に示すレーダ装置において、特定方位の指定が無い場合の各アンテナ開口の設定方位およびビーム走査範囲の一例を示す図である。なお、図７は、４面のフェーズドアレイアンテナを上方から見下ろしたときの、各フェーズドアレイアンテナの配置とビーム走査範囲を表している。図７において、空中線部１１〜空中線部１４は、それぞれのフェーズドアレイアンテナの中心軸１１１〜１４１を中心として回転動作を行い、空中線部のアンテナ開口の方位を変更させる。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a set direction and a beam scanning range of each antenna opening when a specific direction is not specified in the radar device shown in FIG. Note that FIG. 7 shows the arrangement and beam scanning range of each phased array antenna when the four-sided phased array antennas are viewed from above. In FIG. 7, the
ここで、説明を簡単にするために、空中線部１１のアンテナ開口の方位を方位θ＝０°とし、時計回りにθが増大するものと定義する。特定方位の指定が無い場合は、図７に示す通り、空中線部１１〜空中線部１４の方位設定角度を、それぞれ、θ１＝０°、θ２＝９０°、θ３＝１８０°、およびθ４＝２７０°に設定する。また、それぞれの空中線部が受け持つビーム走査方位範囲は、空中線部１１はθ＝３１５°〜３６０°および０°〜４５°、空中線部１２はθ＝４５°〜１３５°、空中線部１３はθ＝１３５°〜２２５°、および空中線部１４はθ＝２２５°〜３１５°である。
Here, for the sake of simplicity, the direction of the antenna opening of the
次に、操作員により特定方位が指定された場合の動作について説明する。図８は、図６の特定方位が設定された場合の動作の一例を示すフローチャートである。操作員により特定方位が指定された場合は、まず指定された特定方位をもとに、空中線駆動制御部３２は、同一平面を形成する２つの空中線部を決定する（ステップＳ３１）。空中線駆動制御部３２は、例えば特定方位に対して隣り合う２面の空中線部のフェーズドアレイアンテナを、同一平面を形成する２面の空中線部のフェーズドアレイアンテナとして決定する。
Next, the operation when a specific direction is specified by the operator will be described. FIG. 8 is a flowchart showing an example of the operation when the specific direction of FIG. 6 is set. When a specific direction is specified by the operator, the antenna
次に空中線駆動制御部３２は、決定した２つの空中線部のアンテナ開口が同一平面を形成するよう各空中線部のアンテナ開口の方位設定角度をそれぞれ計算する（ステップＳ３２）。具体的には、空中線駆動制御部３２は、決定した２つの空中線部の初期の方位設定角度の平均値を計算する。
Next, the antenna
また空中線駆動制御部３２は、決定した２つの空中線部以外の、残りの２つの空中線部により方位全周の走査が維持できるよう各空中線部のアンテナ開口の方位設定角度をそれぞれ計算する（ステップＳ３３）。そして空中線駆動制御部３２は、算出された方位設定角度を空中線駆動部２１〜２４に伝送し、各空中線駆動部２１〜２４は、各空中線部１１〜１４が空中線駆動制御部３２により算出された方位設定角度を向くよう各空中線部１１〜１４を回転する（ステップＳ３４）。
Further, the antenna
最後に、特定方位のレーダ性能が最大となるように、同一平面を形成する２面の空中線部のフェーズドアレイアンテナが特定方位に向くよう回転台３０を回転させる（ステップＳ３５）。具体的には空中線駆動制御部３２は、ステップＳ３２で算出された方位設定角度と指定された特定方位との差を算出して回転台３０の回転角度とする。
Finally, the
図９は、図６の各空中線部の設定方位およびビーム走査範囲の一例を示す上面図である。図９は、特定方位としてθ＝４５°が指定された場合の各空中線部の設定方位とビーム走査範囲の例を示している。図９の例では、特定方位としてθ＝４５°が指定されたので、図８のステップＳ３１では、θ＝０°の方向にある空中線部１１とθ＝９０°の方向にある空中線部１２の２面のフェーズドアレイアンテナが同一平面を形成する２つの空中線部として決定される。ステップＳ３２では、２つの空中線部１１、１２の方位設定角度として、空中線部１１の初期方位設定角度θ＝０°と空中線部１２の初期方位設定角度θ＝９０°の中間の角度であるθ＝４５°が方位設定角度として算出される。
FIG. 9 is a top view showing an example of the set direction and the beam scanning range of each antenna portion of FIG. FIG. 9 shows an example of the set direction and the beam scanning range of each antenna portion when θ = 45 ° is specified as the specific direction. In the example of FIG. 9, θ = 45 ° is specified as the specific direction, so in step S31 of FIG. 8, the
空中線部１１と空中線部１２の２面のフェーズドアレイアンテナの設定方位を変更したことにより、それぞれのフェーズドアレイアンテナが受け持つビーム走査範囲を図７と同じとした場合、例えば空中線部１２はθ＝４５°〜１３５°である。このことから、アンテナ開口の方位角度θ＝４５°に対して０°〜９０°ビームを方位方向にシフトさせる必要が生じる。しかし、アンテナ開口の方位に対して９０°シフトさせてビーム形成することは不可能であり、また、アンテナ開口の方位に対して９０°以下であっても、アンテナ開口の方位から大きくビームをシフトさせると、ビーム方向の放射電力の低下による目標探知性能の低下、ビームの半値幅増大による方位分解性能の低下を招く。空中線駆動制御部３２は、そこで、これらの性能低下を軽減させるために、空中線部１３と空中線部１４の方位設定角度も変化させる。
When the beam scanning range covered by each phased array antenna is the same as in FIG. 7 by changing the setting directions of the two-sided phased array antennas of the
ステップＳ３３では、方位全周の走査が維持できるよう、残りの２つの空中線部１３，１４の方位設定角度をそれぞれ計算する。例えば空中線駆動制御部３２は、２つの空中線部１１、１２と、空中線部１３と、空中線部１４で全方位を３等分するものとして、各空中線部１３、１４の方位設定角度をそれぞれ計算する。すなわち、図９において２つの空中線部１１、１２の方位設定角度の時計回り側にある空中線部１３は、空中線部１１、１２の方位設定角度から時計回りに１２０°の角度に方位角度が設定される。また、図９において２つの空中線部１１、１２の方位設定角度の反時計回り側にある空中線部１４は、空中線部１１、１２の方位設定角度から反時計回りに１２０°の角度に方位角度が設定される。すなわち空中線部１３の方位設定角度はθ＝１６５°とし、空中線部１４の方位設定角度は、θ＝２８５°とする。
In step S33, the directional setting angles of the remaining two
そしてステップＳ３４では空中線駆動制御部３２は、空中線駆動部２１、２２に方位設定角度θ＝４５°を伝送し、空中線駆動部２３に方位設定角度θ＝１６５°を伝送し、空中線駆動部２４に方位設定角度θ＝２８５°を伝送する。各空中線駆動部２１〜２４は、各空中線部１１〜１４が空中線駆動制御部３２により算出された方位設定角度を向くよう各空中線部１１〜１４を回転する。
そして、それぞれの空中線部が受け持つビーム走査方位範囲を１２０°とする。すなわち空中線部１１と空中線部１２のビーム走査方位範囲はθ＝３４５°〜３６０°および０°〜１０５°とする。また、空中線部１３のビーム走査方位範囲はθ＝１０５°〜２２５°、空中線部１４のビーム走査方位範囲はθ＝２２５°〜３４５°とする。これにより、各空中線部がその法線方向に対して±６０°以内でのビームシフトによってそれぞれが分担する方位範囲をビーム走査することで方位全周の走査が可能となる。
Then, in step S34, the antenna
Then, the beam scanning directional range covered by each antenna portion is set to 120 °. That is, the beam scanning directional ranges of the
ステップＳ３５では、回転台３０の回転角度として、ステップＳ３２で算出した方位設定角度θ＝４５°と、特定方位として指定された角度θ＝４５°との差が算出される。特定方位としてθ＝４５°が指定された場合は、ステップＳ３２で算出した方位設定角度と、特定方位として指定された角度の差は０°になり、回転台３０の回転角度は０°となる。
In step S35, the difference between the directional setting angle θ = 45 ° calculated in step S32 and the angle θ = 45 ° designated as the specific azimuth is calculated as the rotation angle of the
このようにして図９に示すように、空中線部１１、１２がいずれも方位設定角度θ＝４５°に向いて同一平面を形成しビーム形成に用いるアンテナ開口の増大化を図ることができる。その結果、１つのフェーズドアレイアンテナでアンテナ開口の方位にビームを形成する場合と比較して、アンテナ開口の方位方向の大きさはおよそ２倍、アンテナ素子数も２倍となる。アンテナ開口の大きさは空中線の送信利得と受信利得に比例し、アクティブフェーズドアレイアンテナの素子数増加は送信電力に比例する。これら、空中線の送信利得、受信利得、送信電力の積は最大探知距離の４乗に比例する。従って、図７の場合では、１つのフェーズドアレイアンテナで法線方向にビームを形成する場合と比較すると、最大探知距離が約１．７倍に向上する。
In this way, as shown in FIG. 9, the
また、ビームの方位方向の半値幅はアンテナ開口の方位方向の大きさに反比例するので、同様に比較すると半値幅は１／２となり、その結果、特定方位の周辺については方位方向分解性能が２倍に向上する。 Further, since the half-value width in the directional direction of the beam is inversely proportional to the size of the antenna opening in the directional direction, the half-value width is halved in the same comparison, and as a result, the directional decomposition performance is 2 for the periphery of a specific direction. Double the improvement.
また空中線部１３は空中線部１１、１２の方位設定角度から時計回りに１２０°の角度となるθ＝１６５°に向き、空中線部１４は空中線部１１、１２の方位設定角度から反時計回りに１２０°の角度となるθ＝２８５°に向き、それぞれその法線方向に対して±６０°以内でのビームシフトによって、方位全周の走査が維持できる。
Further, the
以上は特定方位をθ＝４５°と指定した場合の各空中線部のフェーズドアレイアンテナの配置とビーム走査範囲の説明であるが、特定方位がθ＝１３５°と指定された場合には、空中線部１２と空中線部１３の方位設定角度をθ＝１３５°として２つの空中線部のフェーズドアレイアンテナで特定方位へビーム形成を行う。これと共に、空中線部１４と空中線部１１の方位設定角度も、前記と同様の要領にて各空中線部のビーム走査方位範囲が均等になるように設定する。
The above is an explanation of the arrangement of the phased array antennas and the beam scanning range of each antenna when the specific direction is specified as θ = 45 °. However, when the specific direction is specified as θ = 135 °, the antenna part is explained. The beam is formed in a specific direction by the phased array antennas of the two antenna portions, with the orientation setting angles of 12 and the
同様に、特定方位がθ＝２２５°と指定された場合には、空中線部１３と空中線部１４の方位設定角度をθ＝２２５°に設定し、残りの空中線部も前記と同様に設定する。特定方位がθ＝３１５°と指定された場合には、空中線部１４と空中線部１１の方位設定角度をθ＝３１５°に設定し、残りの空中線部も前記と同様に設定する。特定方位が４５°、１３５°、２２５°、３１５°の場合は、回転台３０を回転しなくとも、２つのフェーズドアレイアンテナで形成したビームにより特定方位で最大のレーダ性能を得ることができる。しかし、それ以外の方位が特定方位と指定された場合には、ビームを方位方向にシフトする必要が生じる。
Similarly, when the specific azimuth is specified as θ = 225 °, the directional setting angles of the
図９に示す空中線部のアンテナ開口の方位設定のままで特定方位が０°と指定された場合、空中線部１１と空中線部１２の２つのフェーズドアレイアンテナで形成したビームを４５°シフトさせる必要が生じる。その結果、θ＝０°方向から見たアンテナ開口の水平方向の実効的な大きさは、フェーズドアレイアンテナ法線方向（θ＝４５°）から見た大きさに対して約０．７倍に縮小する。このとき、フェーズドアレイアンテナ法線方向にビームを形成した場合に対してθ＝０°方向にビームを形成した場合の最大探知距離は、約０．８倍に劣化する。
When the specific azimuth is specified as 0 ° with the directional setting of the antenna opening of the antenna portion shown in FIG. 9, it is necessary to shift the beam formed by the two phased array antennas of the
空中線部１１と空中線部１２の設定方位をそれぞれθ＝０°とすることにより、ビームの方位をシフトすること無く特定方位に向けることができるが、空中線部１２のアンテナ開口の一部を空中線部１１が遮蔽する配置になる。その結果、２つのフェーズドアレイアンテナのアンテナ開口が得られないだけでなく、空中線部１２から放射した電波が空中線部１１の背面で反射し、空中線部１２で受信することになる。その結果、所望のビームが形成できなくなったり、近傍からの強力な反射波によって空中線部１２の構成品を破損したりするなどの問題が生じる。従って、空中線部１１と空中線部１２の設定方位をそれぞれθ＝０°とする方法をとることはできない。
By setting the set directions of the
そこで、空中線駆動制御部３２は、回転台３０を回転させて、２つのフェーズドアレイアンテナで形成したアンテナ開口を特定方位に向ける。図１０は、特定方位がθ＝０°の場合の図６の空中線部のアンテナ開口の方位設定を示す上面図である。図１０に示すように、空中線駆動制御部３２は、図９の空中線部のアンテナ開口の方位設定のままで回転台３０を回転させて、空中線部１１と空中線部１２によるアンテナ開口を特定方位θ＝０°に向ける。説明したとおり、２つのフェーズドアレイアンテナで形成したアンテナ開口を特定方位に向けるように、空中線駆動制御部３２が回転台３０の回転角度を計算して回転台駆動部３１へ回転動作を指示し、空中線駆動制御部３２が計算した回転角度に従って回転台駆動部３１が回転台３０を回転させる。これにより、２つのフェーズドアレイアンテナで形成したビーム方位をシフトすることなく特定方位へ向けることができるので、特定方位で最大のレーダ性能が得られるようになる。
Therefore, the antenna
なお、図６の特定方位が設定された場合の動作は、図８のフローチャートに示す例に限られない。図１１は、図６の特定方位が設定された場合の動作の他の例を示すフローチャートである。図１１に示すように、空中線駆動制御部３２は、操作員により特定方位が指定された場合、ステップＳ３１で、指定された特定方位をもとに、同一平面を形成する２つの空中線部を決定し、ステップＳ３２で、決定した２つの空中線部のアンテナ開口が同一平面を形成するよう各空中線部のアンテナ開口の方位設定角度をそれぞれ計算したのち、ステップＳ３５の処理を行う。すなわち空中線駆動制御部３２は、特定方位のレーダ性能が最大となるように、同一平面を形成する２面の空中線部のフェーズドアレイアンテナが特定方位に向くよう回転台３０を回転させてもよい。このとき、空中線駆動制御部３２は、各空中線部のアンテナ開口の方位設定角度を、回転台３０の回転角度に応じて増減させる（ステップＳ３６）。
The operation when the specific orientation shown in FIG. 6 is set is not limited to the example shown in the flowchart of FIG. FIG. 11 is a flowchart showing another example of the operation when the specific orientation of FIG. 6 is set. As shown in FIG. 11, when a specific direction is specified by the operator, the antenna
例えばステップＳ３１で特定方位がθ＝０°とされ、２つの空中線部１１、１２の方位設定角度とされて、ステップＳ３２で空中線部１１の初期方位設定角度θ＝０°と空中線部１２の初期方位設定角度θ＝９０°の中間の角度であるθ＝４５°が方位設定角度として算出され、ステップＳ３５で回転台３０を４５°反時計回りに回転したとする。この場合、空中線駆動制御部３２は、ステップＳ３６で各空中線部のアンテナ開口の方位設定角度をそれぞれ４５°減算し、空中線部１１、１２の方位設定角度を０°とし、空中線部１３の方位設定角度を１８０°から１３５°とし、空中線部１４の方位設定角度を２７０°から２２５°とする。
For example, in step S31, the specific azimuth is set to θ = 0 °, the directional setting angles of the two
その後、空中線駆動制御部３２は、ステップＳ３３の処理を行って、方位全周の走査が維持できるよう決定した２つの空中線部以外の、残りの２つの各空中線部のアンテナ開口の方位設定角度をそれぞれ計算し、上記の例では、空中線部１３の方位設定角度はθ＝１２０°とし、空中線部１４の方位設定角度は、θ＝２４０°とする。
After that, the antenna
そして空中線駆動制御部３２は、ステップＳ３４の処理を行って、算出された方位設定角度を空中線駆動部２１〜２４に伝送し、各空中線駆動部２１〜２４は、各空中線部１１〜１４が空中線駆動制御部３２により算出された方位設定角度を向くよう各空中線部１１〜１４を回転する。
Then, the antenna
次に本実施例の、機能を喪失した空中線部が指定された状況で、重点監視を行いたい目標が存在した場合の各アンテナ開口の方位角度の設定動作について説明する。図１２は、空中線部１１が機能喪失し、特定方位が設定された場合の動作の一例を示すフローチャートである。また図１３は、空中線部１１が機能を喪失したと指定された場合の各アンテナ開口の方位角度の設定の一例を示す図である。
Next, the operation of setting the azimuth angle of each antenna opening when there is a target for which priority monitoring is to be performed in the situation where the antenna portion that has lost its function is specified in this embodiment will be described. FIG. 12 is a flowchart showing an example of operation when the
操作員が空中線部１１の機能が喪失したと指定した場合、空中線駆動制御部３２は、他の３つの空中線部で方位全周３６０°のビーム走査を行うために、指定された各空中線部がその法線方向に対して±６０°の範囲をビーム走査するように方位設定角度を変更する。まず、空中線駆動制御部３２は、機能が喪失した空中線部１１の走査範囲を補うよう方位角度を変更する２つの空中線部を決定する（ステップＳ４１）。図１３の例では、機能が喪失した空中線部１１の両隣の空中線部１２、１４が方位角度を変更する空中線部として決定される。これにより残りの１つの空中線部１３は、方位角度を変更しなくてすむ。
When the operator specifies that the function of the
次に、空中線駆動制御部３２は、決定した２つの空中線部１２，１４のアンテナ開口の方位設定角度を、方位全周の走査が維持できるようそれぞれ計算する（ステップＳ４２）。空中線駆動制御部３２は、ステップＳ４１で決定された２つのうち、方位角度を変更しない空中線部１３の、図１３において反時計回り側の空中線部１２の方位設定角度を、空中線部１３の方位設定角度θ＝１８０°から反時計回りに１２０°の角度に設定する。すなわち空中線駆動制御部３２は、空中線部１２の方位設定角度をθ＝６０°に設定する。
Next, the antenna
また、空中線駆動制御部３２は、方位角度を変更しない空中線部１３の、図１３において時計回り側の空中線部１４の方位設定角度を、空中線部１３の方位設定角度θ＝１８０°から時計回りに１２０°の角度に設定する。すなわち空中線駆動制御部３２は、空中線部１４の方位設定角度をθ＝３００°に設定する。
Further, the antenna
そして空中線駆動制御部３２は、機能が喪失した空中線部１１以外の空中線部１２〜１４の空中線駆動部２２〜２４に、算出された方位設定角度を伝送する。各空中線駆動部２２〜２４は、各空中線部１１〜１４が空中線駆動制御部３２により算出された方位設定角度を向くよう各空中線部１１〜１４を回転する（ステップＳ４３）。
Then, the antenna
すなわち空中線駆動制御部３２は、空中線駆動部２２に方位設定角度θ＝６０°を伝送し、空中線駆動部２３に方位設定角度θ＝１８０°を伝送し、空中線駆動部２４に方位設定角度θ＝３００°を伝送する。各空中線駆動部２２〜２４は、各空中線部１２〜１４が空中線駆動制御部３２により算出された方位設定角度を向くよう各空中線部１１〜１４を回転する。
That is, the antenna
このような角度設定により、空中線部１２のビーム走査範囲をθ＝０°〜１２０°、空中線部１３のビーム走査範囲をθ＝１２０°〜２４０°、空中線部１４のビーム走査範囲をθ＝２４０°〜３６０°として、３つの空中線部で方位全周のビーム走査が維持される。
With such an angle setting, the beam scanning range of the
以上は空中線部１１の機能が喪失したと指定された場合の各空中線部のアンテナ開口の方位設定角度とビーム走査範囲の説明であるが、空中線部１２の機能喪失が操作員により指定された場合には、空中線部１１の方位設定角度をθ＝３０°、空中線部１３の方位設定角度をθ＝１５０°、空中線部１４の方位設定角度をθ＝２７０°に設定する。また空中線部１３の機能喪失が操作員により指定された場合には、空中線部１１の方位設定角度をθ＝０°、空中線部１２の方位設定角度をθ＝１２０°、空中線部１４の方位設定角度をθ＝２４０°に設定する。また、空中線部１４の機能喪失が操作員により指定された場合には、空中線部１１の方位設定角度をθ＝３３０°、空中線部１２の方位設定角度をθ＝９０°、空中線部１３の方位設定角度をθ＝２１０°に設定する。これらにより、いずれの場合も３個の空中線部で方位全周のビーム走査が維持される。
The above is an explanation of the directional setting angle of the antenna opening of each antenna portion and the beam scanning range when the function of the
さらに空中線部１１の機能喪失を指定した状況で、θ＝０°方向に重点監視を行いたい目標が存在した場合、図１３に示す空中線部のアンテナ開口の方位設定角度では空中線部１１または空中線部１４で形成したビーム方位を６０°シフトさせる必要があるため、θ＝０°方向のレーダ性能が大きく劣化する。
Furthermore, in the situation where the loss of function of the
ビーム方位を６０°シフトさせた場合、ビーム方位から見たアンテナ開口の水平方向の大きさは、アンテナ開口正面から見た大きさに対して０．５倍になる。その結果、アンテナ開口正面にビームを形成した場合に対して、ビーム方位を６０°シフトした場合の最大探知距離は０．７倍に低下する。 When the beam direction is shifted by 60 °, the horizontal size of the antenna opening seen from the beam direction is 0.5 times the size seen from the front of the antenna opening. As a result, the maximum detection distance when the beam direction is shifted by 60 ° is 0.7 times lower than when the beam is formed in front of the antenna opening.
そこで、空中線駆動制御部３２は、回転台３０を回転させて、機能を喪失していない空中線部のうち１つのアンテナ開口を特定方位に向ける。図１４は、図１３の空中線部のアンテナ開口の方位設定のままで回転台３０を回転させて、空中線部１２のアンテナ開口を特定方位θ＝０°に向けた例である。
Therefore, the antenna
操作員が指示部３３で空中線部１１の機能が喪失したと指定している状況で、特定方位をθ＝０°と指定すると、指示部３３は、空中線駆動制御部３２に特定方位θ＝０°を伝送する。空中線駆動制御部３２は、特定方位に向ける１つの空中線部を決定する（図１２のステップＳ４４）。
When the operator specifies that the function of the
例えば、機能を喪失した空中線部１２〜１４の方位設定角度のうち特定方位との差が小さい空中線部を特定方位に向ける１つに決定する。図１２の状況では、空中線部１２及び空中線部１４の方位設定角度と特定方位との差はいずれも６０°であるが、このような場合が、例えば特定方向の時計回り側の空中線部１２に決定してもよい。そして空中線駆動制御部３２は、決定した空中線部１２のアンテナ開口面が特定方位θ＝０°に向くように回転方向及び回転角度を決定する（図１２のステップＳ４５）。
For example, among the directional setting angles of the
例えば、空中線部１２の方位設定角度θ＝６０°と特定方位θ＝０°の大小関係から、空中線駆動制御部３２は、回転方向として反時計回りと決定する。また、空中線部１２の方位設定角度θ＝６０°と特定方位θ＝０°との差から空中線駆動制御部３２は、回転角度として６０°を算出する。
For example, the antenna
そして空中線駆動制御部３２は、回転台駆動部３１へ反時計回りに６０°回転するよう回転動作を指示する。回転台駆動部３１は空中線駆動制御部３２からの指示に基づいて回転台３０を回転させる。
Then, the antenna
これにより、空中線部１２で形成したビームをシフトすることなく特定方位へ向けることができるので、特定方位で最大のレーダ性能を得ることができる。
As a result, the beam formed by the
なお上記の例では操作員が指示部３３で特定方位を指定するものとしたが、これに限らず、例えば指示部３３は、機能を喪失した空中線部が入力されれば特定方位の指定の有無にかかわらず機能を喪失した空中線部の方位を特定方位としてもよい。
In the above example, the operator specifies a specific direction with the
［第２の実施例］
次に第３の実施形態の具体例である第２の実施例について説明する。図１５は、第２の実施例の構成を示すブロック図である。第２の実施例は、図４の第３の実施形態において、４個の空中線部を有し特定方位を自動的に変更するレーダ装置の例である。すなわち、図１５は、４個の空中線部によりフェーズドアレイアンテナを４面有するレーダ装置において、操作員が指定した重点監視を必要とする目標の存在する方位を自動的に特定方位に設定すると共に、その目標の移動に伴い特定方位を自動的に変更する場合の実施例を示している。なお、図１５の構成および基本動作は、空中線部の数量が４個である以外は前述の図２の構成と同じである。
[Second Example]
Next, a second embodiment, which is a specific example of the third embodiment, will be described. FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment. The second embodiment is an example of a radar device having four antenna portions and automatically changing a specific direction in the third embodiment of FIG. That is, in FIG. 15, in a radar device having four phased array antennas with four antennas, the direction in which the target that requires priority monitoring specified by the operator exists is automatically set to a specific direction, and the direction is set to a specific direction. An example is shown in which a specific direction is automatically changed as the target moves. The configuration and basic operation of FIG. 15 are the same as the configuration of FIG. 2 described above except that the number of antenna portions is four.
基本的なレーダ動作は前述の第１の実施例と同じであるが、前述の図４を用いてその処理の詳細を説明する。信号処理部４３から追尾部４４へ入力された目標検出データを用いて、追尾部４４は、追尾処理にて現時点での目標の位置、速度、および針路の推定、未来時刻の目標の位置、速度、および針路の予測を行う。
The basic radar operation is the same as that of the first embodiment described above, but the details of the processing will be described with reference to FIG. 4 described above. Using the target detection data input from the
目標予測データはビーム制御部４５へ伝送され、ビーム制御部４５は、当該時刻になったら目標位置に対してビームを照射する追尾ビームの制御データを生成する。また、目標推定データは、表示部４７へ伝送され、ここで、表示部４７が追尾目標情報表示処理により画面表示データの生成、および画面表示を行う。また、操作員による手動設定操作により追尾目標に対して重点監視目標の指定が行われると、目標指定部５２が、その重点監視目標データを指示部５３に伝送し、指示部５３が重点監視目標変更の有無の判定を行う。
The target prediction data is transmitted to the
ここで、既存の重点監視目標から変更があった場合や初めて重点監視目標を設定する場合には指示部５３は「変更あり」と判断し、既存の重点監視目標を削除して、新たに指定した目標を重点監視目標とする。一方、重点監視目標は「変更なし」と判断された場合には、指示部５３は、現状設定されている重点監視目標をそのまま維持する。さらに、指示部５３は、追尾部４４が現在追尾中の複数の目標の位置データの中から、重点監視目標の方位データを抽出し、抽出された方位データから特定方位を生成し空中線駆動制御部３２へ伝送する。
Here, when there is a change from the existing priority monitoring target or when the priority monitoring target is set for the first time, the
以降の処理は、第１の実施例と同様に、図１５の空中線駆動制御部３２が特定方位データに基づき各空中線部のアンテナ開口の方位設定角度を計算し、空中線部１１〜空中線部１４の方位設定角度を設定する。
In the subsequent processing, similarly to the first embodiment, the antenna
さらに、２つの空中線部を同一方位に向けて形成したアンテナ開口または機能を喪失していない空中線部のアンテナ開口が特定方位に向くように、空中線駆動制御部３２が回転台３０の回転角度を計算して回転台駆動部３１へ回転動作を指示する。空中線駆動制御部３２の指示に基づいて回転台駆動部３１が回転台３０を回転させる。
Further, the antenna
以上のような処理によって、時間経過とともに重点監視目標の位置、速度、および針路が変化しても、操作員が特定方位を逐次手動操作により設定する必要がなく、自動的に重点監視目標の方位を特定方位として設定するとともに、常に特定方位において最大のレーダ性能を得ることができる。 With the above processing, even if the position, speed, and course of the priority monitoring target change over time, the operator does not have to manually set the specific direction one by one, and the direction of the priority monitoring target is automatically set. Can be set as a specific direction, and the maximum radar performance can always be obtained in a specific direction.
以上、本発明を２つの実施形態および２つの実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。 Although the present invention has been specifically described above based on the two embodiments and the two examples, the present invention is not limited to each of the above embodiments and can be variously modified without departing from the gist thereof. is there.
なお、本発明によるレーダの制御方法は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、本発明によるレーダの制御方法の処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等の、いわゆる非一時的な記録媒体をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。 The radar control method according to the present invention is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the computer reads and executes this program to process the radar control method according to the present invention. Be told. Here, the computer-readable recording medium refers to a so-called non-temporary recording medium such as a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, or a semiconductor memory. Further, this computer program may be distributed to a computer via a communication line, and the computer receiving the distribution may execute the program.
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記プログラムは、前述した機能をすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。 Further, the above program may be for realizing a part of the above-mentioned functions. Further, the program may be a so-called difference file (difference program) that can realize the above-mentioned functions in combination with a program that has already been recorded.
本発明のレーダ装置によれば、特定方位に対してレーダ性能を向上させることができると共に、方位全周監視システムとしての可用性を向上させることができるので、航空管制用のレーダ装置などに有効に利用することができる。 According to the radar device of the present invention, it is possible to improve the radar performance for a specific direction and improve the availability as a directional all-around monitoring system, so that it is effective for a radar device for air traffic control and the like. It can be used.
１ レーダ装置
１１、１２、１３、１４、１ｎ 空中線部
２１、２２、２３、２４、２ｎ 空中線駆動部
３０ 回転台
３１ 回転台駆動部
３２ 空中線駆動制御部
３３、５３ 指示部
４０ セクタ切替部
４１ 送受信切替部
４２ 受信部
４３ 信号処理部
４４ 追尾部
４５ ビーム制御部
４６ 送信部
４７ 表示部
４８、５１ 表示・操作部
５２ 目標指定部
1
Claims (9)
前記複数の空中線部が設置される回転台と、
前記複数の空中線部をそれぞれ機械的に回転する複数の空中線駆動部と、
前記回転台を回転する回転台駆動部と、
特定方位を指示する指示部と、
前記複数の空中線部のうちの少なくとも１つが前記特定方位に向くよう前記回転台駆動部を制御する制御部と、
を備えるレーダ装置であって、
前記複数の空中線部のうち機能を喪失した空中線部がある場合、前記制御部は、前記複数の空中線部を、前記機能を喪失していない空中線部によって方位全周の監視機能を維持する角度に回転し、前記機能を喪失していない空中線部の１つが前記特定方位に向く角度に前記回転台を回転する、
レーダ装置。 With multiple antennas with phased array antennas,
A turntable on which the plurality of antennas are installed, and
A plurality of antenna drive units that mechanically rotate the plurality of antenna units, respectively.
A turntable drive unit that rotates the turntable and
An indicator that indicates a specific direction and
A control unit that controls the turntable drive unit so that at least one of the plurality of antenna units faces the specific direction.
It is a radar device equipped with
When there is an antenna portion that has lost its function among the plurality of antenna portions, the control unit sets the plurality of antenna portions at an angle that maintains the monitoring function all around the direction by the antenna portion that has not lost the function. One of the antennas that has rotated and has not lost its function rotates the turntable at an angle toward the specific direction.
Radar device.
請求項１に記載のレーダ装置。 The control unit rotates the two antenna portions at an angle at which the antenna openings of two adjacent antenna portions of the plurality of antenna portions are flush with each other, and the remaining antenna portions other than the range of the two antenna portions. and rotating the rest of the antenna unit at an angle to maintain the monitoring function in the range of the two aerial lines unit rotates the turntable at an angle facing the particular orientation,
The radar device according to claim 1.
表示中の前記複数の目標のうち追尾目標とする重点監視目標を指定する目標指定部を有し、
前記指示部は、前記目標指定部により指定された目標の方位を前記特定方位とする
請求項１または２に記載のレーダ装置。 A display unit that displays multiple goals,
It has a target designation unit that specifies the priority monitoring target to be the tracking target among the plurality of targets being displayed.
The instruction unit, you and the particular orientation of the orientation of the designated target by the target specifying unit
The radar apparatus according to請Motomeko 1 or 2.
前記指示部は、前記目標指定部により指定された目標の方位を前記追尾部から取得して前記特定方位とする
請求項３に記載のレーダ装置。 A tracking unit that tracks the multiple targets,
The instruction unit, it and the particular orientation of the orientation of the specified target is obtained from the tracking section by the target specifying unit
The radar apparatus according to請Motomeko 3.
請求項１に記載のレーダ装置。 The indicator sets the direction of the antenna portion that has lost the function as the specific direction.
The radar device according to claim 1.
特定方位を指示し、
前記複数の空中線部のうちの少なくとも１つが特定方位に向くよう前記複数の空中線部が設置される回転台を回転する、
レーダ装置の制御方法であって、
前記複数の空中線部のうち機能を喪失した空中線部がある場合、前記複数の空中線部を、前記機能を喪失していない空中線部によって方位全周の監視機能を維持する角度に回転し、前記機能を喪失していない空中線部の１つが前記特定方位に向く角度に前記回転台を回転する、
レーダ装置の制御方法。 In the control method of a radar device having a plurality of antennas having a phased array antenna and rotating each mechanically.
Instruct a specific direction,
Rotate the turntable on which the plurality of antennas are installed so that at least one of the plurality of antennas faces a specific direction.
It is a control method for radar equipment.
When there is an antenna portion that has lost its function among the plurality of antenna portions, the plurality of antenna portions are rotated by the antenna portion that has not lost its function at an angle that maintains the monitoring function all around the direction, and the function is described. One of the antennas that has not lost the rotation of the turntable at an angle facing the specific direction.
Radar device control method.
残りの空中線部により前記２つの空中線部の範囲以外の範囲の監視機能を維持するように前記残りの空中線部を回転し、
前記２つの空中線部が前記特定方位に向くよう前記回転台を回転する、
請求項６に記載のレーダ装置の制御方法。 Of the plurality of antenna portions, the two antenna portions that are adjacent to each other with respect to the specific direction are rotated so that they are on the same plane.
The remaining antennas are rotated so that the remaining antennas maintain a monitoring function in a range other than the range of the two antennas.
Rotate the turntable so that the two antennas face the specific direction.
The method for controlling a radar device according to claim 6.
前記２つの空中線部が前記特定方位に向くよう前記回転台を回転し、
残りの空中線部により前記２つの空中線部の範囲以外の範囲の監視機能を維持するように前記残りの空中線部を回転する、
請求項６に記載のレーダ装置の制御方法。 Of the plurality of antenna portions, the two antenna portions that are adjacent to each other with respect to the specific direction are rotated so that they are on the same plane.
The turntable is rotated so that the two antenna portions face the specific direction.
Rotate the remaining antennas so that the remaining antennas maintain a monitoring function in a range other than the range of the two antennas.
The method for controlling a radar device according to claim 6.
前記特定の空中線部以外の１つの空中線部が前記特定方位に向くよう前記回転台を回転する、
請求項６に記載のレーダ装置の制御方法。 Among the plurality of antenna parts, the plurality of antenna parts are rotated by an antenna part other than the specific antenna part at an angle for maintaining the monitoring function all around the direction.
Rotate the turntable so that one antenna portion other than the specific antenna portion faces the specific direction.
The method for controlling a radar device according to claim 6.
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