JP6908389B2 - レーダ目標探知装置及びレーダ目標探知方法 - Google Patents

レーダ目標探知装置及びレーダ目標探知方法 Download PDF

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Description

本開示は、レーダ探知において目標の追尾性能を向上させる技術に関する。
従来から、様々な周波数帯でのレーダ探知が行われている。例えば、レーダサイトから遠距離にある目標を探知するときには、HF帯等でのレーダ探知が行われており、レーダサイトから近距離にある目標を探知するときには、X帯等でのレーダ探知が行われている。そして、特許文献1では、様々な周波数帯でのレーダ探知に加えて、クラッタ電力が大きいため受信電力が飽和するときには、赤外線撮像器による目標探知が行われている。
特開2016−075615号公報
従来では、様々な周波数帯でのレーダ探知が独立に行われている。ここで、各々の周波数帯でのレーダ探知では、目標の探知距離が所定のレーダ覆域内に制限され、レーダ覆域のブラインドが所定のレーダ覆域内に発生する。よって、各々の周波数帯でのレーダ探知では、同一目標の追尾結果であっても、制限された所定のレーダ覆域内に切れ切れに表示されることがあるため、目標の追尾性能を向上させることができない。
そこで、前記課題を解決するために、本開示は、レーダ探知において、同一目標の追尾結果であっても、制限された所定のレーダ覆域内に切れ切れに表示されることがないようにすることにより、目標の追尾性能を向上させることを目的とする。
上記目的を達成するために、複数の周波数帯でのレーダ映像のデータを合成する。つまり、ある周波数帯でのレーダ探知では探知不能である目標の探知距離及びレーダ覆域のブラインドを、他の周波数帯でのレーダ探知により探知可能とする。そして、複数の周波数帯でのレーダ映像の合成データに基づいて、レーダ探知の対象である目標を追尾する。
具体的には、本開示は、複数の周波数帯でのレーダ映像のデータを取得するレーダ映像取得部と、前記複数の周波数帯での前記レーダ映像のデータを合成するレーダ映像合成部と、前記レーダ映像合成部が合成した前記複数の周波数帯での前記レーダ映像のデータに基づいて、レーダ探知の対象である目標を追尾するレーダ目標追尾部と、を備えることを特徴とするレーダ目標探知装置である。
また、本開示は、複数の周波数帯でのレーダ映像のデータを取得するレーダ映像取得ステップと、前記複数の周波数帯での前記レーダ映像のデータを合成するレーダ映像合成ステップと、前記レーダ映像合成ステップで合成した前記複数の周波数帯での前記レーダ映像のデータに基づいて、レーダ探知の対象である目標を追尾するレーダ目標追尾ステップと、を順に備えることを特徴とするレーダ目標探知方法である。
この構成によれば、レーダ探知において、同一目標の追尾結果であっても、制限された所定のレーダ覆域内に切れ切れに表示されることがないようにすることにより、目標の追尾性能を向上させることができる。
また、本開示は、前記複数の周波数帯でのレーダ探知の特性に基づいて、前記レーダ映像取得部が取得する又は前記レーダ映像合成部が合成する前記複数の周波数帯での前記レーダ映像のデータとして、レーダ覆域の全体のうちの特定のレーダ覆域かつ前記複数の周波数帯のうちの特定の周波数帯での前記レーダ映像のデータを選択するレーダ映像選択部、をさらに備えることを特徴とするレーダ目標探知装置である。
この構成によれば、レーダ映像取得部が取得するべき又はレーダ映像合成部が合成するべき複数の周波数帯でのレーダ映像のデータを、レーダ映像取得部が取得する前に又はレーダ映像合成部が合成する前に予め選択しておくことができる。
また、本開示は、前記レーダ目標追尾部が追尾したレーダ探知の対象である目標のうち、前記複数の周波数帯のうちのある周波数帯では追尾不能であり前記複数の周波数帯のうちの他の周波数帯では追尾可能である目標を、前記複数の周波数帯のうちの前記ある周波数帯でのレーダ断面積が小さい目標として探知する小レーダ断面積目標探知部、をさらに備えることを特徴とするレーダ目標探知装置である。
レーダ断面積が小さい目標であっても、ある周波数帯でのレーダ断面積が小さいのみであり、他の周波数帯でのレーダ断面積は決して小さくない。よって、当該ある周波数帯でのレーダ送信電力を高くしなくても、当該他の周波数帯でのレーダ送信電力を通常程度とすれば、当該ある周波数帯でのレーダ断面積が小さい目標を探知することができる。
また、本開示は、前記小レーダ断面積目標探知部が前記複数の周波数帯のうちの前記ある周波数帯でのレーダ断面積が小さい目標を探知した旨の警告を出力する小レーダ断面積目標警告部、をさらに備えることを特徴とするレーダ目標探知装置である。
レーダ断面積が小さい目標であっても、ある周波数帯でのレーダ断面積が小さいのみであり、他の周波数帯でのレーダ断面積は決して小さくない。よって、当該ある周波数帯でのレーダ送信電力を高くしなくても、当該他の周波数帯でのレーダ送信電力を通常程度とすれば、当該ある周波数帯でのレーダ断面積が小さい目標を警告することができる。
このように、本開示は、レーダ探知において、同一目標の追尾結果であっても、制限された所定のレーダ覆域内に切れ切れに表示されることがないようにすることにより、目標の追尾性能を向上させることができる。
本開示のレーダ目標探知システムの構成を示す図である。 本開示のレーダ目標探知処理方法の手順を示す図である。 本開示のレーダ映像合成部及びレーダ目標追尾部の処理を示す図である。 本開示のレーダ映像選択部の処理を示す図である。 本開示の小レーダ断面積目標探知部の処理を示す図である。
添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。
本開示のレーダ目標探知システムの構成を図1に示す。本開示のレーダ目標探知処理方法の手順を図2に示す。レーダ目標探知システムRは、HF帯レーダ装置1、S帯レーダ装置2、C帯レーダ装置3、X帯レーダ装置4、レーダ目標探知装置5及びレーダ映像表示装置6から構成される。レーダ目標探知装置5は、レーダ映像取得部51、レーダ映像合成部52、レーダ目標追尾部53、レーダ映像選択部54、小レーダ断面積目標探知部55及び小レーダ断面積目標警告部56から構成される。
HF帯レーダ装置1、S帯レーダ装置2、C帯レーダ装置3及びX帯レーダ装置4は、HF帯でのレーダ探知、S帯でのレーダ探知、C帯でのレーダ探知及びX帯でのレーダ探知を、それぞれ独立に行っている。レーダ映像表示装置6は、レーダ目標探知装置5が取得して処理したレーダ映像のデータを映像化して表示する。
レーダ映像取得部51は、複数の周波数帯でのレーダ映像のデータを取得する(ステップS2)。レーダ映像合成部52は、複数の周波数帯でのレーダ映像のデータを合成する(ステップS3)。レーダ目標追尾部53は、レーダ映像合成部52が合成した複数の周波数帯でのレーダ映像のデータに基づいて、レーダ探知の対象である目標を追尾する(ステップS6)。ステップS1については、図4で後述する。ステップS4、S5については、図3で後述する。本開示のレーダ映像合成部及びレーダ目標追尾部の処理を図3に示す。
レーダ覆域C1、C2、C3、C4、C5、C6は、図3では、1次元的にこの順序で配置されているが、実際には、2次元的又は3次元的にこの順序で配置されている。レーダ覆域C1に近づくほど、HF帯レーダ装置1、S帯レーダ装置2、C帯レーダ装置3及びX帯レーダ装置4から遠ざかり、レーダ覆域C6に近づくほど、HF帯レーダ装置1、S帯レーダ装置2、C帯レーダ装置3及びX帯レーダ装置4に近づく。
レーダ映像取得部51は、レーダ覆域C1、C2において、HF帯でのレーダデータDHFを取得し、レーダ覆域C2、C3、C5において、S帯でのレーダデータDSを取得し、レーダ覆域C3、C4、C6において、C帯でのレーダデータDCを取得し、レーダ覆域C5、C6において、X帯でのレーダデータDXを取得する(ステップS2)。
このように、各々の周波数帯でのレーダ探知では、目標の探知距離が所定のレーダ覆域内に制限され、レーダ覆域のブラインドが所定のレーダ覆域内に発生する。図3では、S帯において、ブラインドがレーダ覆域C4に発生し、C帯において、ブラインドがレーダ覆域C5に発生する。よって、レーダ映像取得部51の処理のみでは、同一目標の追尾結果であっても、制限された所定のレーダ覆域内に切れ切れに表示されることがあるため、目標の追尾性能を向上させることができない。図3では、S帯において、同一目標の追尾結果がレーダ覆域C2、C3とレーダ覆域C5に切れ切れに表示され、C帯において、同一目標の追尾結果がレーダ覆域C3、C4とレーダ覆域C6に切れ切れに表示される。
レーダ映像合成部52は、レーダ覆域C1、C2、C3、C4、C5、C6において、HF帯、S帯、C帯及びX帯でのレーダデータDHF、DS、DC、DXを合成する(ステップS3)。レーダ覆域C2において、HF帯及びS帯でのレーダデータDHF、DSが重畳され、レーダ覆域C3において、S帯及びC帯でのレーダデータDS、DCが重畳され、レーダ覆域C5において、S帯及びX帯でのレーダデータDS、DXが重畳され、レーダ覆域C6において、C帯及びX帯でのレーダデータDC、DXが重畳される。
このように、ある周波数帯でのレーダ探知では探知不能である目標の探知距離及びレーダ覆域のブラインドを、他の周波数帯でのレーダ探知により探知可能とする。図3では、S帯におけるブラインドをC帯において探知可能とし、C帯におけるブラインドをS帯及びX帯において探知可能とする。よって、レーダ映像合成部52の処理により、同一目標の追尾結果であっても、制限された所定のレーダ覆域内に切れ切れに表示されることがないようにすることにより、目標の追尾性能を向上させることができる。図3では、S帯、C帯及びX帯でのレーダデータDS、DC、DXの合成結果において、同一目標の追尾結果がレーダ覆域C2、C3、C4、C5、C6に切れ切れに表示されない。
レーダ映像合成部52は、あるレーダ覆域において、2以上の周波数帯で同一目標を追尾可能であるときには(ステップS4においてYES)、そのレーダ覆域かつそれらの周波数帯でのレーダ映像のデータのうち、追尾性能の最も高い周波数帯でのレーダ映像のデータのみを選択する(ステップS5)。図3では、レーダ映像合成部52は、レーダ覆域C2において、HF帯及びS帯でのレーダデータDHF、DSのうち、追尾性能の高いS帯でのレーダデータDSのみを選択し、レーダ覆域C3において、S帯及びC帯でのレーダデータDS、DCのうち、追尾性能の高いC帯でのレーダデータDCのみを選択し、レーダ覆域C5において、S帯及びX帯でのレーダデータDS、DXのうち、追尾性能の高いX帯でのレーダデータDXのみを選択し、レーダ覆域C6において、C帯及びX帯でのレーダデータDC、DXのうち、追尾性能の高いX帯でのレーダデータDXのみを選択する。
レーダ映像合成部52は、あるレーダ覆域において、1の周波数帯のみで同一目標を追尾可能であるときには(ステップS4においてNO)、そのレーダ覆域かつその周波数帯でのレーダ映像のデータを維持する。図3では、レーダ映像合成部52は、レーダ覆域C1において、唯一の追尾可能なHF帯でのレーダデータDHFを維持し、レーダ覆域C4において、唯一の追尾可能なC帯でのレーダデータDCを維持する。
レーダ目標追尾部53は、レーダ覆域C1、C2、C3、C4、C5、C6における、HF帯、S帯、C帯及びX帯でのレーダデータDHF、DS、DC、DXの合成結果に基づいて、レーダ覆域C1、C2、C3、C4、C5、C6における、遠距離から近距離までに及ぶ広い範囲での同一目標のレーダデータDTを生成する(ステップS6)。
レーダ映像選択部54は、複数の周波数帯でのレーダ探知の特性に基づいて、レーダ映像取得部51が取得する又はレーダ映像合成部52が合成する複数の周波数帯でのレーダ映像のデータとして、レーダ覆域の全体のうちの特定のレーダ覆域かつ複数の周波数帯のうちの特定の周波数帯でのレーダ映像のデータを選択する(ステップS1)。複数の周波数帯でのレーダ探知の特性として、複数の周波数帯でのレーダ探知の距離特性、方向特性、分解能特性及び雑音特性等がある。本開示のレーダ映像選択部の処理を図4に示す。
まず、図4の左上欄の場合として、レーダ探知の波長が長いほど、目標の探知距離が長くなる。そこで、レーダ映像選択部54は、レーダ映像取得部51が取得する又はレーダ映像合成部52が合成する複数の周波数帯でのレーダ映像のデータとして、以下のようなレーダ映像のデータを選択すればよい:最も遠距離のレーダ覆域CHFでは、HF帯でのレーダデータDHFを選択、次に遠距離のレーダ覆域CSでは、S帯でのレーダデータDSを選択、最も近距離のレーダ覆域CXでは、X帯でのレーダデータDXを選択、次に近距離のレーダ覆域CCでは、C帯でのレーダデータDCを選択。ここで、気象条件に応じて、大気の屈折率の分布が逆転することにより、レーダ水平線が遠距離まで延長されるときには(ラジオダクト)、マイクロ波帯でのレーダ覆域を拡張してもよい。
次に、図4の右上欄の場合として、対空目標探知において、HF帯、S帯でレーダ探知を行うのが通常であるが、HF帯、S帯でブラインド領域が発生することがあり、水上目標探知において、C帯、X帯でレーダ探知を行うのが通常であるが、C帯、X帯でブラインド領域が発生することがある。そこで、レーダ映像選択部54は、レーダ映像取得部51が取得する又はレーダ映像合成部52が合成する複数の周波数帯でのレーダ映像のデータとして、以下のようなレーダ映像のデータを選択すればよい:対空目標探知において、通常の領域では、HF帯、S帯でのレーダデータDHF、DSを選択、ブラインド領域では、C帯、X帯でのレーダデータDC、DXを選択。水上目標探知において、通常の領域では、C帯、X帯でのレーダデータDC、DXを選択、ブラインド領域では、HF帯、S帯でのレーダデータDHF、DSを選択。ここで、レーダ電磁波が海面上で反射されることにより、ブラインド領域のハイトパターンが発生することを考慮してもよい。
次に、図4の左下欄の場合として、レーダ探知の波長が短いほど、目標の探知分解能が高くなる。そこで、レーダ映像選択部54は、レーダ映像取得部51が取得する又はレーダ映像合成部52が合成する複数の周波数帯でのレーダ映像のデータとして、以下のようなレーダ映像のデータを選択すればよい:最も近距離のレーダ覆域CXでは、X帯でのレーダデータDXを選択、次に近距離のレーダ覆域CCでは、C帯でのレーダデータDCを選択、最も遠距離のレーダ覆域CHFでは、HF帯でのレーダデータDHFを選択、次に遠距離のレーダ覆域CSでは、S帯でのレーダデータDSを選択。ここで、気象条件に応じて、大気の屈折率の分布が逆転することにより、レーダ水平線が遠距離まで延長されるときには(ラジオダクト)、マイクロ波帯でのレーダ覆域を拡張してもよい。
次に、図4の右下欄の場合として、対空目標探知において、HF帯では降雨クラッタが少なくなるが、S帯では降雨クラッタが多くなり、水上目標探知において、C帯では海面クラッタが少なくなるが、X帯では海面クラッタが多くなる。そこで、レーダ映像選択部54は、レーダ映像取得部51が取得する又はレーダ映像合成部52が合成する複数の周波数帯でのレーダ映像のデータとして、以下のようなレーダ映像のデータを選択すればよい:対空目標探知において、降雨が多い/少ないときには、HF帯でのレーダデータDHFを広い/狭い範囲で選択、S帯でのレーダデータDSを狭い/広い範囲で選択。水上目標探知において、波高が高い/低いときには、C帯でのレーダデータDCを広い/狭い範囲で選択、X帯でのレーダデータDXを狭い/広い範囲で選択。
そして、レーダ映像選択部54が選択したレーダ映像のデータが、レーダ映像取得部51により取得され又はレーダ映像合成部52により合成される(図3を参照。)。
このように、レーダ映像取得部51が取得するべき又はレーダ映像合成部52が合成するべき複数の周波数帯でのレーダ映像のデータを、レーダ映像取得部51が取得する前に又はレーダ映像合成部52が合成する前に予め選択しておくことができる。
小レーダ断面積目標探知部55は、レーダ目標追尾部53が追尾したレーダ探知の対象である目標のうち、複数の周波数帯のうちのある周波数帯では追尾不能であり複数の周波数帯のうちの他の周波数帯では追尾可能である目標を、複数の周波数帯のうちの当該ある周波数帯でのレーダ断面積が小さい目標として探知する(ステップS7においてYES、ステップS8)。小レーダ断面積目標警告部56は、小レーダ断面積目標探知部55が複数の周波数帯のうちの当該ある周波数帯でのレーダ断面積が小さい目標を探知した旨の警告を出力する(ステップS9)。本開示の小レーダ断面積目標探知部の処理を図5に示す。
まず、図5の上段の場合として、レーダ映像合成部52は、レーダ覆域C1において、HF帯でのレーダデータDHFを採用しており、レーダ覆域C2において、HF帯及びS帯でのレーダデータDHF、DSを重畳しており、レーダ覆域C3において、S帯及びC帯でのレーダデータDS、DCを重畳しており、レーダ覆域C4において、C帯でのレーダデータDCを採用しており、レーダ覆域C5において、S帯でのレーダデータDSを採用しており、レーダ覆域C6において、C帯でのレーダデータDCを採用している。
そこで、小レーダ断面積目標探知部55は、X帯において追尾不能でありHF帯、S帯及びC帯において追尾可能である目標があると判断する(ステップS7においてYES)。そして、小レーダ断面積目標探知部55は、X帯でのレーダ断面積が小さい目標として、その目標を探知する(ステップS8)。さらに、小レーダ断面積目標警告部56は、X帯でのレーダ断面積が小さい目標として、その目標を警告する(ステップS9)。
次に、図5の下段の場合として、図3の中段の場合(重畳除去前)と同様に、レーダ映像合成部52は、レーダ覆域C1において、HF帯でのレーダデータDHFを採用しており、レーダ覆域C2において、HF帯及びS帯でのレーダデータDHF、DSを重畳しており、レーダ覆域C3において、S帯及びC帯でのレーダデータDS、DCを重畳しており、レーダ覆域C4において、C帯でのレーダデータDCを採用しており、レーダ覆域C5において、S帯及びX帯でのレーダデータDS、DXを重畳しており、レーダ覆域C6において、C帯及びX帯でのレーダデータDC、DXを重畳している。
そこで、小レーダ断面積目標探知部55は、X帯において追尾可能でありHF帯、S帯及びC帯において追尾可能である目標があると判断する(ステップS7においてNO)。そして、小レーダ断面積目標探知部55は、X帯でのレーダ断面積が大きい目標として、その目標を探知する(図2に不図示のステップ)。さらに、小レーダ断面積目標警告部56は、X帯でのレーダ断面積が大きい目標として、その目標を警告することを要しない。
このように、レーダ断面積が小さい目標であっても、ある周波数帯(例えば、X帯)でのレーダ断面積が小さいのみであり、他の周波数帯(例えば、HF帯、S帯及びC帯)でのレーダ断面積は決して小さくない。よって、当該ある周波数帯でのレーダ送信電力を高くしなくても、当該他の周波数帯でのレーダ送信電力を通常程度とすれば、当該ある周波数帯でのレーダ断面積が小さい目標を探知/警告することができる。
本開示のレーダ目標探知装置及びレーダ目標探知方法は、レーダ探知において、同一目標の追尾結果であっても、制限された所定のレーダ覆域内に切れ切れに表示されることがないようにすることにより、目標の追尾性能を向上させることができる。
R:レーダ目標探知システム
1:HF帯レーダ装置
2:S帯レーダ装置
3:C帯レーダ装置
4:X帯レーダ装置
5:レーダ目標探知装置
6:レーダ映像表示装置
51:レーダ映像取得部
52:レーダ映像合成部
53:レーダ目標追尾部
54:レーダ映像選択部
55:小レーダ断面積目標探知部
56:小レーダ断面積目標警告部
C1、C2、C3、C4、C5、C6、CHF、CS、CC、CX:レーダ覆域
DHF、DS、DC、DX、DT:レーダデータ

Claims (4)

  1. 複数の周波数帯でのレーダ映像のデータを取得するレーダ映像取得部と、
    前記複数の周波数帯での前記レーダ映像のデータを合成するレーダ映像合成部と、
    前記レーダ映像合成部が合成した前記複数の周波数帯での前記レーダ映像のデータに基づいて、レーダ探知の対象である目標を追尾するレーダ目標追尾部と、
    前記レーダ目標追尾部が追尾したレーダ探知の対象である目標のうち、前記複数の周波数帯のうちのある周波数帯では追尾不能であり前記複数の周波数帯のうちの他の周波数帯では追尾可能である目標を、前記複数の周波数帯のうちの前記ある周波数帯でのレーダ断面積が小さい目標として探知する小レーダ断面積目標探知部と、
    を備えることを特徴とするレーダ目標探知装置。
  2. 前記小レーダ断面積目標探知部が前記複数の周波数帯のうちの前記ある周波数帯でのレーダ断面積が小さい目標を探知した旨の警告を出力する小レーダ断面積目標警告部、
    をさらに備えることを特徴とする、請求項に記載のレーダ目標探知装置。
  3. 前記複数の周波数帯でのレーダ探知の特性に基づいて、前記レーダ映像取得部が取得する又は前記レーダ映像合成部が合成する前記複数の周波数帯での前記レーダ映像のデータとして、レーダ覆域の全体のうちの特定のレーダ覆域かつ前記複数の周波数帯のうちの特定の周波数帯での前記レーダ映像のデータを選択するレーダ映像選択部、
    をさらに備えることを特徴とする、請求項1又は2に記載のレーダ目標探知装置。
  4. 複数の周波数帯でのレーダ映像のデータを取得するレーダ映像取得ステップと、
    前記複数の周波数帯での前記レーダ映像のデータを合成するレーダ映像合成ステップと、
    前記レーダ映像合成ステップで合成した前記複数の周波数帯での前記レーダ映像のデータに基づいて、レーダ探知の対象である目標を追尾するレーダ目標追尾ステップと、
    前記レーダ目標追尾ステップで追尾したレーダ探知の対象である目標のうち、前記複数の周波数帯のうちのある周波数帯では追尾不能であり前記複数の周波数帯のうちの他の周波数帯では追尾可能である目標を、前記複数の周波数帯のうちの前記ある周波数帯でのレーダ断面積が小さい目標として探知する小レーダ断面積目標探知ステップと、
    を順に備えることを特徴とするレーダ目標探知方法。
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