JP7005529B2 - 最適化された時空間管理を有する二次レーダ - Google Patents

Description

本発明は、最適化された時空間管理を有する二次レーダに関し、レーダには、能動または半能動型の放出を伴う電子走査アンテナが装備されている。

機械的に回転するアンテナを有する二次レーダは、以下の同時要求に特に対処しなければならない。
－ 物標の位置のリフレッシュの速度を確実に高くして、回転周期の短縮をもたらす、
－ 各アンテナ旋回においてさまざまなプロトコル（ＳＳＲモードおよびモードＳでの監視タスクまたはモード４／５でのＩＦＦ識別）に従って協力物標と多数のタスクを行い、したがって各物標に対する照射時間の増加、したがって物標毎に必要とされる照射時間を増加させること、ひいてはアンテナの回転周期の増加をもたらし、それにより、位置および予想データに関して同時に、すべての物標のリフレッシュの速度の低下をもたらす。

これらの２つの同時要求は矛盾している。実際は、二次アンテナの放射の空間および時間における管理（時空間管理）は、レーダの主要な任務に従って、タスク（特に監視または識別）に優先権を与える妥協である。

従来、二次レーダのアンテナは、一次アンテナと機械的に一体である。

レーダのシーケンシングは、２つの部分に分解される。
－ コードを抽出するために同一モードで少なくとも３～５個のサブ期間が必要である「オールコール」（ＡＣ）と呼ばれるサブ期間を含むＳＳＲ監視の期間。これらの同じ期間は、モードＳで質問される新しい航空機のための収集期間として同様に機能する。
－ モードＳ物標とのトランザクションための「ロールコール」（ＲＣ）と呼ばれる少なくとも３～５個のサブ期間を含むモードＳ期間。

ＡＣ期間中に、レーダは、期間の開始時にＳＳＲ質問および一般コールのモードＳ質問を放出し、それはそれから、期間の残り時間を通じて、アンテナの方位角に向かってＳＳＲ物標および新しいモードＳ物標の起こり得る応答を待つ。聴取期間は、その距離以内に新しい物標が出現し得る、レーダの計測距離に必然的に対応する。

ＲＣ期間中に、レーダは、この方位角においてアンテナのビームに存在している（すでに検出され追尾された）既知のモードＳ物標のそれぞれに対する選択的な質問を放出する。物標は、レーダ追尾によって方位角および距離に関して予め位置付けられ、選択的な質問は、質問と応答のどちらも重ならないように配置される。ＡＣ聴取期間と対照的に、ＲＣ聴取期間は、物標距離予測の不確実性だけ増加した、予想されたモードＳ応答の持続時間に限定されるので、ずっと短い（図１参照）。

実際は、ビーム内のモードＳ物標の密度に従って、新しい物標を収集するためおよびＳＳＲ物標の監視のために、ＡＣ期間によって構成される偵察段階が必要であるのに対して、ＲＣ期間は、所定の方位角におけるビーム内のモードＳ物標の密度に従って、持続時間に関して未使用であるかまたは反対に不十分である場合がある。したがって、アンテナビームの時空間管理は最適ではない。

この非最適性は、非常に単純な方式で解説することができる。今まで、いわゆる二次レーダ機能は、一次レーダのアンテナに事後に適合しなければならない、いわゆる一次レーダに対する補足と想定されてきた。トップダウン型のこの階層化された連続的なアプローチは、集中的な単一パターンでの機械的走査の原理を強い、アーキテクチャはそこから推論され、したがってそれに伴う制限が推論された。

本発明は、二次レーダが初めに具体的に設計され（要求される機能を遂行する最善の方法についてのボトムアップアプローチ）次に一次レーダへの適合が行われる別の設計構想が可能であるという原理から出発する。もちろん、いわゆる一次レーダおよびいわゆる二次レーダは、包括的かつ同時に設計されるシステムを形成し、これは、妥協に到達するように２つのアプローチを組み合わせることに最終的につながることになる。したがって、本発明の目的は、二次レーダの時空間管理を改善することだけではなく、二次的と呼ばれる機能の最も自律的な可能な設計を導入することである。

いわゆる二次レーダの機能の設計における自律性の探求は、いわゆる一次レーダからなるサブシステムに対する独立の基本要件の満足を必要とすることになる。したがって、独立の第１の要素は、いわゆる一次レーダからなるサブシステムのアンテナの機械的回転への従属を避けることになる。その後、放出機能を受信機能から分離することによって得られることになる付加的な自由度が探されることになる。

その後、これらの自律性の原理の適用は、さまざまな放出体制および受信時のビームフォーミングのさまざまな原理と関連付けられた、アンテナのさまざまな物理アーキテクチャをもたらすことになる。

これらのシステムアプローチ要素が自律性の基盤を構成することになり、そこから、結果として、質問および受信の両方のために複数の素子に、以前は矛盾していたさまざまなタスクを完全に自然に割り当てることによって、従来の事例での時空間管理によって被った妥協を自然に昇華させることになる、システムアーキテクチャを構築することが可能になる。

設計原理が確立されて展開された時点で、それから、以下の段落で説明されるように、物理クラスでの適用の実現を想定することが可能である。

アンテナは、
－ 固定電子走査アンテナ：それらは円筒型であるか、もしくはいくつかの固定パネルからなることができる（市場は４から６枚の固定パネルに向かって方向転換している）、
－ または、１枚のパネルを有する回転アンテナ
である。

マイクロ波周波数レベルにおいて、電子走査アンテナは、３つの主要なタイプに従って分類することができる。
－ 受動型の放出を伴うタイプ：（従来どおり回転アンテナの場合のように）放出および受信はアンテナそれ自体の外部に集中化される、
－ または、半能動型の放出を伴うタイプ：放出はアンテナの外部に集中化され、受信はアンテナそれ自体の中で分散される、
－または、能動型の放出を伴うタイプ：放出および受信はアンテナの中で分散される。

受動型の放出を伴う電子走査アンテナは、ビームを形成し、ＳＳＲ／ＩＦＦ質問機から、またはＳＳＲ／ＩＦＦ質問機に向かって、空間方向に放出および受信のエネルギーを誘導する。ＳＳＲまたはＩＦＦタスクがこの方向で行われた時点で、ビームは別の方向に切り替えられる。構造によって、受動型の放出を伴う電子走査アンテナは単一ビームのままである。それゆえに、所定の瞬間において、それは単一方向のみで放出および受信することができる。

したがって、受動型の放出を伴う電子走査アンテナは、リフレッシュ速度と物標毎の照射時間との間で、機械的に回転するアンテナと同じ妥協に直面する。

能動型の放出を伴う電子走査アンテナの場合、放出および受信機能は、例えば２つの異なる方向に、同時にＳＳＲまたはＩＦＦ質問を放出することを可能にするように、各放射素子と関連付けられている。受信アンテナが計算によるビームフォーミング（ＣＢＦ）を使うとき、アナログ受信ビームフォーミング（ＡＢＦ）または計算によるビームフォーミング（ＣＢＦ）によって、前に放出された質問への物標の応答をすべての方向で同時に受信することがそのとき可能である。

したがって、機械的に回転するアンテナおよび、より一般に、同一の放出および受信パターンを有する電子走査アンテナが直面する、リフレッシュ速度と物標毎の照射時間との間の妥協を完全に避けるために、したがって、一方で放出放射素子での分散型放出を、他方では、受信時にビームフォーミングする受信放射素子を有することが必要であることが理解される。この二重条件のおかげで、時空間管理は、ビームの方位角指向の制約から解放され、したがって時間次元だけに集中することができる。

次に、特に、
－ 個別にアドレス可能でないＳＳＲもしくはＩＦＦ物標または新しいモードＳ物標などの、距離管理可能でない物標に対する監視タスク、
－ 距離および方位角に関して予め位置付けられたモードＳ監視および識別タスク、
を区別することを可能にすることによって、時空間管理（ＳＴＭ）を改善することが想像可能になる。

これらのさまざまなタスクは異なる質問機に割り当てられている。

この目的で、本発明の主題は、３６０°にわたって方位角で空間をカバーする、能動または半能動放出体制を伴う電子走査アンテナを装備した二次レーダであって、前記レーダは、
－ 機械的にかつ機能的に一次レーダから独立しており、
－ 任意のモードの各質問に対する放出パターン、
任意のモードの各応答に対する受信パターン、
前記レーダに特有のタスクの別個のユニットへの割当て、
の分離原則を適用し、
－ ＳＳＲまたはＩＦＦ監視および新しいモードＳ物標を収集することに同時に特化した１つまたは複数のＳＳＲ／ＩＦＦ質問機を備え、
－ モードＳ監視およびＩＦＦ識別の指示された質問に特化した選択的な監視のための１つまたは複数の他のＳＳＲ／ＩＦＦ質問機をさらに備え、
－ 異なる方位角での前記ＳＳＲ／ＩＦＦ質問機の質問の同時放出を確実にし、前記同時放出は、放出で形成されたビームの方位角の間隔が、放出で形成されたビームのそれぞれのサイドローブによって放出された質問間で航空機のトランスポンダのレベルでジャミングの分離されたレベルを確実にするとき有効になり、
－ 異なる方位角での前記質問機への応答の同時受信を確実にし、前記同時受信は、受信で形成されたビームの方位角の間隔が、受信で形成されたビームのそれぞれのサイドローブによって予想された応答間でレーダのレベルでジャミングの分離されたレベルを確実にするとき有効になり、
－ 質問機に、方位角でのビームの間隔がトランスポンダによる質問の正しい解釈またはレーダによる応答の正しい検出を保証するのに不十分なとき、受信期間の時間的分離を質問機自体の間で確実にするように指図する
ことを特徴とする、二次レーダである。

特定の実施形態で、ＳＳＲ監視および新しいモードＳ物標を収集することに同時に特化した質問機の１つは、モードＳ監視および指示された質問に特化した、前記質問機に新しい物標の検出を知らせ、前記新しい物標はそのとき、前記質問機によって管理され、前記質問機の少なくとも１つは、前述した放出および受信の同時有効化が獲得されるという条件の下に、前記質問機の放出ビームの指向、次に続いて前記質問機の受信ビームの指向を前記物標の方向に制御する。

オペレータは、例えば、各物標に対して、検出物標の方位角にかかわらず偵察から無相関化された方式で、オペレータがＩＦＦ識別／監視に対して所望するリフレッシュ速度を定める。

オペレータは、例えばマルチモード動作を次のように定める。
－ 偵察中、動作は、タイプ
ＳＳＲ航空機の航空機の監視
ＩＦＦでの軍用機の監視
新しいモードＳ航空機の捕捉
から非選択的であり、
－ 監視中、動作は、タイプ
モードＳ監視の選択的質問／応答
モードＳ監視と同じ航空機とのモードＳデータリンクの選択的質問／応答
予め検出された航空機に対する外部要求に基づくＩＦＦ識別（モード４／５）の指示された質問
から選択／指定される。
オペレータは、
－ 各物標に対して、独立して、検出物標の方位角にかかわらず偵察から無相関化された方式で、オペレータがモードＳ／モードＳデータリンク／ＩＦＦ識別での監視に対して所望するリフレッシュ速度、
－ 放出または受信における方位角でビームを集中させるためのリソースの競合が生じた場合に選択されたモードに関連した優先度
を同様に定める。

ＳＳＲ監視を速めるために、前記レーダは、前記第１の質問機と関連付けられたビームの方向以外の方向に（別のＳＳＲ／ＩＦＦ質問機については反対方向に、３つの他のＳＳＲ／ＩＦＦ質問機については直交して）関連ビーム指向を有する、前記第１の質問機から独立した、ＳＳＲ監視の少なくとも１つの他のＳＳＲ／ＩＦＦ質問機を備えることができる。

放出体制が能動型であるとき、トランスポンダのブロッキングを回避するために、形成されたビームを考慮して、十分に異なる方位角で同時質問を有効にするようにスーパバイザ装置が例えば設けられ、放出体制が半能動型であるとき、共通の放出リソースを優先的にＳＳＲ／ＩＦＦ質問機Ｎｏ．１に割り振り、次に他の質問機に割り振ることができる、という点において。

前記アンテナは、例えば円筒型である。

前記アンテナは、例えば、それぞれが少なくとも１つのＳＳＲ／ＩＦＦ質問機に関連付けられている、パネルからなる。

それは、固定式または回転式とすることができる。

本発明の他の特性および利点は、添付の図面に関連して与えられる、以下の説明の助けを借りて明らかになるであろう。

機械的に回転するレーダにおける、ＳＳＲ監視および選択的質問のシーケンスを表す。 斜視図を通して、例示的な円筒型二次電子走査アンテナを表す。 受動円筒型電子走査アンテナの動作の方式の説明図を表す。 ３つの連続的な指向の方向に対するアンテナ利得の表現を表す。 能動円筒型電子走査アンテナの動作の方式の説明図を表す。 本発明による半能動電子アンテナを有するレーダにおけるアンテナビームの時空間管理の原理の説明図を表す。 ２つのＳＳＲ／ＩＦＦ質問機を備えた本発明によるレーダにおけるＳＳＲ監視および選択的質問のシーケンスを表す。 ３つのＳＳＲ／ＩＦＦ質問機を備えた本発明によるレーダにおけるアンテナビームの利用の説明図を表す。 ３つのＳＳＲ／ＩＦＦ質問機を備えた本発明によるレーダにおけるＳＳＲ監視および選択的質問のシーケンスを表す。 本発明による半能動放出を伴う電子アンテナを有するレーダにおける時空間管理の例示的な移植を表す。 ４枚の固定パネルを有する能動放出を伴う電子アンテナを有するレーダにおける時空間管理の例示的な移植を表す。 １枚の回転式パネルを有する能動放出を伴う電子アンテナを有するレーダにおける時空間管理の例示的な移植を表す。

図は、半能動放出を伴う電子走査アンテナを例にとるが、能動放出を伴う電子走査アンテナは同時放出をさらに可能にするので、本発明の原理は能動放出を伴う電子走査アンテナにさらにいっそう適用可能である。

図１は、機械的回転と関連付けられたＳＳＲ／ＩＦＦ質問機の従来のシーケンシングを提示する。以下に、ＳＳＲ／ＩＦＦ質問機について述べるが、それらがＳＳＲおよび／またはＩＦＦタイプであるかどうかは重要でない。

ＳＴＭは、アンテナが指向する方位角においてＡＣ期間１１およびＲＣ期間１２の時間的連続を作成する。ＳＴＭは、それがアンテナのビームでこの方位角に存在していると考えるモードＳ物標にＲＣ期間中に選択的に質問する１３。

したがって、その方位角の漸進的な進行において、ビームがもはやモードＳ物標を照射しないとき、それはモードＳでのトランザクションを継続するためにアンテナ旋回を待たなければならないことになる。

図２は、レーダ１０に取り付けられた例示的な円筒型二次電子走査アンテナ１を、斜視図を通して提示する。本発明は、３６０°にわたって方位角で空間をカバーする、例えば４枚の、平面パネルで構成される電子アンテナに同様に適用することができる。

図３は、受動型の放出を伴う電子アンテナの動作の方式を例示する。この場合、集中型単一電力増幅器が質問を編成する。集中型スイッチングマトリクス２５、例えばバトラーマトリクスは、マトリクスの入力に適用される位相法則を用いてアンテナのアウトライン上で放出電力の位置を制御することを可能にする。受信における制御は、バトラーマトリクスを介して同様に集中化される。バトラーマトリクスは、ＳＳＲおよびモードＳ質問を作り出して返された応答をデコードするＳＳＲ／ＩＦＦ質問機２４とインタフェースで接続される。

受動型の放出を伴う円筒型固定電子走査アンテナの動作の基本方式は、有効範囲の全体にわたって均一に照射時間を分配するように、機械的アンテナ回転をシミュレートするものである。

所定の瞬間において、円筒型アンテナは、所定の方位角θ_ｎでビームを形成するためにＰ個の放射素子２１を使用する。ＳＳＲまたはモードＳ監視タスクが行われた時点で、アンテナポインタがＮ個の放射素子だけシフトされ、アンテナビームは、第１のセット２１に対してシフトされた、Ｐ個の素子の別のセット２２に基づいて別の方位角θ_ｎ＋１で再形成される。別の方位角θ_ｎ＋２でビームを形成するようにＰ個の素子の別のセット２３を用いるなど枚挙にいとまがない。

図４は、３つの連続的な方位角位置θ_ｎ、θ_ｎ＋１、θ_ｎ＋２に対して、アンテナ利得３１、３２、３３を時間の関数として提示する。このように、各ビーム位置で、ＳＴＭは、図１のシーケンシングのタイプのシーケンシングを実行する。２つのタイプのビーム管理が可能である。
－ 機械的に回転するアンテナの場合と同様に、ビームは一定の方位角速度で進行し、したがってすべての方位角において同一のリフレッシュ速度を保証するが、時間不足のためすべてのモードＳトランザクションの実行を保証しない、
－ または、ビームは、ＳＳＲおよびモードＳ監視を確実にするために、またはモード４もしくはモード５ＩＦＦ識別のために必要なＡＣおよびＲＣ期間の数を配置するのに必要とされる時間だけ所定の方位角において維持されるが、そのときリフレッシュ速度はもはや一定でなく、それは、航空機の数および航空機と関連付けられるトランザクションに完全に依存する。

受動型の放射を伴う電子アンテナのシーケンシングは、したがって機械式アンテナのシーケンシングと同じである。実際に、１つの方位角位置から別の方位角位置へのアンテナビームの切替は、電力素子の切替を必要とする。各切替においてＲＦ送信は中断される。したがって、ビームの配置を変更する前に所定の方位角におけるすべてのＲＦトランザクションをすることは、より効率的である。

そのようなアンテナにより、レーダは、
－ アンテナのシミュレートされた回転速度（リフレッシュ速度）、
－ 利得クロスオーバ３４のレベルでのアンテナ利得によって保証される、レーダの作用範囲（方位角でのビームの変位の速度）
－ モードＳで管理され得るセクタ毎の航空機の最大数、
－ 航空機毎のモードＳトランザクションの数、
の間の妥協のままである。

図５は、能動型の放出を伴う電子走査アンテナの原理を各放射素子４０、すなわち
－ サイドローブのレベルを低減して目標とする物標の距離に放射電力を適合させるために、および同位相で、ビームのスクイントを確実にするために、電力レベルで調節され得る放出機能４０１、
－ 受信機能４０２、
と連携する円筒型アンテナの事例で例示する。

能動型の放出を伴うこのタイプのアンテナは、したがって、
－ 放出４４で、第１の質問がそのブロッキングを回避するように意図していない物標によって認知されないほど十分に異なる方向に、すなわち、放出ビームが計算によるビームフォーミング４４（ＣＢＦ）によって形成されて、Ｐ個の放射素子４３を使用してこのように形成されたビームのサイドローブの関数として方位角がかなり遠く離れた方向に、送信バス４１を介して質問を送信し、
－ 受信４５で、ビームフォーミングを通して円筒型固定アンテナの放射素子のセットを利用することによって、前に送信された質問に続いて、いくつかの他の方位角で同時に、受信バス４２を介して、応答を受信する
ことをさまざまな方位角において同時に可能にする。

能動型の放出を伴う電子走査アンテナは、したがって、応答の選択性のように質問の選択性が所定の方位角においていくつかの中から物標を選択することを可能にするという意味で、モードＳの特性を完全に利用することを可能にする。

別のタイプの電子走査アンテナは、半能動型の放出を伴うアンテナであり、それは能動型の放出を伴うアンテナの簡易版を表す。具体的には、
－ それは、ビームフォーミングを行い、Ｐ個の放射素子に切り替えるための集中型放出機能を備え、
－ 受信機能は、各放射素子と関連付けられる。

半能動型の放出を伴う電子走査アンテナは、したがって、
－ 単一の方位角方向に１つの質問を送信し、
－ さまざまなビームを形成することによりアンテナの放射素子４０のセットを同時に利用することによって、前に送信された質問に続いて、いくつかの他の方位角で同時に、受信バス４２を介して、いくつかの応答を受信する
ことを同時に可能にする。

受動型の放出を伴うアンテナのように、半能動型の放出を伴うアンテナは、単一の所定の方位角にのみ放出が可能であり、１つの方位角から別の方位角への放出の切替は、強力な信号の切替を必要とするので、かなり遅い。

それでもなお、能動型の放出を伴うアンテナおよび半能動型の放出を伴うアンテナの両方に対して、放出および受信ビームの分離は、ＩＦＦ機能の時空間管理における顕著な改善の可能性をすでに提供している。

図６は、それが
－ 距離管理可能でない物標に対する監視のタスク（ＳＳＲおよびＩＦＦ監視、モードＳ物標のように選択的にアドレス可能でない物標、または新しいモードＳ物標）、
－ 距離および方位角に関して予め位置付けられた監視（モードＳ）およびＩＦＦ識別（一次航跡上の指定）のタスク
を区別するという意味で、非能動型の放出を伴う機械的回転または電子走査によるアンテナの時空間管理とは異なる新しい時空間管理（ＳＴＭ）を提案する本発明の原理を例示する。

図６は、ビームフォーミングおよびＰ個の放射素子５４、５５に向かってのビームの誘導と関連付けられた電力増幅器を有する装置５３に結合されて、装置５３がＳＳＲ／ＩＦＦ質問機の一方または他方に切り替える、中出力の２つのＳＳＲ／ＩＦＦ質問機５１、５２に基づく、半能動型の放射を伴う電子アンテナの事例で、例示的な実施形態を提示する。この構成で、
－ 第１の質問機（ＳＳＲ／ＩＦＦ質問機Ｎｏ．１）は、ＳＳＲ、ＩＦＦ監視および新しいモードＳ物標を収集することに特化しており、
－ 第２の質問機（ＳＳＲ／ＩＦＦ質問機Ｎｏ．２）は、（以下のタスクのないときにバックグラウンドタスクとしての）ＩＦＦ Ｎｏ．１と反対側の監視から、
－ 一次レーダによって明らかにされる物標の位置に依存したウィンドウによるＩＦＦ識別、
－ または、選択的なモードＳトランザクション
へ、トグルで切り替えることができる。

受信は３６０°にわたって恒常的であり、ＣＢＦによって、同時に異なる方位角方向５６、５７でビームを形成し、したがって任意のモードの応答をいくつかの方位角で同時に聴取することを可能にすることができるようになる。

図６の実施例で、ＩＦＦ Ｎｏ．１は、所定の方位角におけるＳＳＲ監視を確実にし、一方ＩＦＦ Ｎｏ．２は、別の方位角におけるモードＳ監視を同時に確実にする。

図７は、本発明による方法を用いて監視シーケンスの連続を確実にするＳＴＭの実施例、より具体的には、ＳＳＲ監視Ｎｏ．Ｎ＋１が後に続くＳＳＲ監視Ｎｏ．Ｎを例示する。この実施例は、２つのＳＳＲ／ＩＦＦ質問機の使用に基づく、図６の事例に対応する。図７は、所定の方位角における質問期間６１、６３および応答に特化した期間６２、６４のシーケンスを提示し、ここで所定の方位角は、参照される物標の予測方位角に対応する通し番号１、２、３、４でタグ付けされる。

ＳＳＲ監視Ｎｏ．Ｎで、
－ ＳＳＲ／ＩＦＦ質問機Ｎｏ．１は、方位角０において、特に、従来モード、ＳＳＲ、ＩＦＦでの方位角の監視および新しいモードＳ物標の収集を確実にし、
－ ＳＳＲ／ＩＦＦ質問機Ｎｏ．２は、
－ 他の方位角１、２、３、４・・・で、ほとんどレイテンシなしで、方位角距離、ＩＦＦ識別またはモードＳ監視に関して参照される航跡の管理を確実にし、
－ または、それらがないとき、方位角０と反対側の方位角で（＋１８０°）、従来モード、ＳＳＲ、ＩＦＦに対するＩＦＦ Ｎｏ．１の反対側の方位角の監視を確実にし、したがって新しい物標をよりすばやく捕捉する
ことができる。

ＩＦＦ Ｎｏ．１について、物標が未知であるとすれば、応答に特化した、聴取期間６２は長く、さらに計測距離に依存している。所定の方位角における監視の持続時間は、質問するべき、およびデコードするべきＳＳＲモードの数に依存する。すべての方位角が次々にカバーされなければならない。ＳＳＲ監視Ｎｏ．Ｎの後、ＳＳＲ／ＩＦＦ質問機Ｎｏ．１は、図４で説明したシーケンシングに類似した方式で、次の方位角、図６の実施例で方位角１０を指向する。

さまざまな方位角におけるトランザクションを管理するために単一の第２の質問機、ＩＦＦ Ｎｏ．２を選択することによって、それでもなお、図７のシーケンスにより示されるように、応答を成功裏にデコードすることを可能にするために、応答６４が重ならないことを確実にすることが必要になる。

図８は、第３のＳＳＲ／ＩＦＦ質問機、ＩＦＦ Ｎｏ．３が追加される、より複雑な本発明の実装を提示する。この図は、３つのＳＳＲ／ＩＦＦ質問機Ｎｏ．１、ＩＦＦ Ｎｏ．２およびＩＦＦ Ｎｏ．３に対応する、アンテナのアウトライン上の３つのアンテナビーム７１、７２、７３を同時に提示する。

この構成によって、特に、異なる方位角における質問または応答を時間的に重ねること、Ｐ個の素子で形成されたアンテナビームに従って、方位角の分離を確実にすること、したがって、トランスポンダによる２つの同時質問のデコード、またはそれぞれＩＦＦ Ｎｏ．２およびＩＦＦ Ｎｏ．３による２つの同時応答のデコードのいずれかのデコードを確実に成功させることが可能になる。これは、半能動型の放出を伴う電子走査アンテナの場合にも適用可能であり、いくつかの同時受信ビームが可能であるのに対して、所定の瞬間において単一の放出ビームを作成することができる。

図９は、図８により例示される、３つのＳＳＲ／ＩＦＦ質問機を有する構成に対応する、質問および聴取期間の連続を提示する。この表現で、通し番号による表記、方位角０または１０および方位角１、２、３・・・は、これらの方位角が、ガーブルによる非検出を引き起こすことになる、応答の重なりを起こさずにさまざまな物標の信号の同時受信を可能にするように、別個の主ローブで、十分に遠く離れていることを意味する。より正確には、図８を参照して、２つのビーム７２、７３間の角度Δθは、重なりを回避するための最小値を越えたままでなければならない。従来、信号対ジャマー比が１０ｄＢよりも大きいとき検出が得られる。したがって、ＳＴＭは、隣接したビームのサイドローブおよびこのビームが目標とする物標によって、受信されるジャミングレベルを計算することによって角度Δθを定める。同じく、図４を参照して、２つの偵察ビーム間、図９の実施例で方位角０と方位角１０との間の最大偏差は、それらの放射パターンの交差部３４に対応する予想最小利得によって定められる。方位角間の偵察ビームギャップは、したがって、ビームおよび望ましい作用範囲に依存する。偵察中に、ならびに同時に、質問および応答でほとんど独立して指示されたトランザクション中に、方位角空間を離散化し一連の方位角を指向して空間全体をカバーすることがこのように可能である。

かつて一定の方位角速度で保証された偵察は、指定されたモードＳ監視／ＩＦＦ識別からこのように無相関化され、これらは今、同時に航空機毎に独立してかつ偵察から無相関化されて、時間ベースだけで行われる。

偵察により、ＳＳＲ／ＩＦＦ質問機Ｎｏ．１を通して、物標を位置付けることが可能になる。物標が位置付けられて、それから他の２つの質問機によって、そしてより一般には３つよりも多くの質問機を含む構成における他の質問機で、トランザクションがなされ得る。

本発明はこのように、能動または半能動型の放出を伴う電子アンテナによって与えられるビームのアジリティを変えることによって、ビーム７１、７２、７３の変位ならびに質問および応答のトリガを経時的にかつ空間的に管理することを可能にし、したがってさまざまなタスクを利用可能な時間の関数として最適化することを可能にする。

したがって、アンテナパターンの管理部は、各質問機のための所定の方位角におけるビームの開始時間、終了時間を定めることを可能にする、時間的に管理されるインタフェースを備える。

放出ビームによって放出された質問６１、６３は、半能動型の放出の場合、重ね合わせることができない。他方、応答６２、６４は、いくつかの受信ビームを同時に作り出すことができることにより、経時的に重ね合わせることができる。このように、単一アンテナで並列にいくつかのＳＳＲ／ＩＦＦ受信を遂行することが可能であり、それによりＳＴＭの制約が単純化される。実際に、以前、応答は同じ方位角にあったから、応答が全体に重ならないことを保証することが必要であった。

本発明による方法の適用中に、半能動または能動型の放出を伴う電子アンテナを有するバージョンのＳＳＲ／ＩＦＦレーダは、したがって、最適な時空間管理を達成することができ、具体的には、
－ ＳＳＲまたはＩＦＦ監視のリフレッシュ速度は、このタスク６１、６２が優先度を有しモードＳ監視またはＩＦＦ識別の指示された質問（ＤＩ）から今無相関化されていることにより、それが単一の質問機、ＳＳＲ／ＩＦＦ質問機Ｎｏ．１によって行われるということを考慮すると、その最適条件とすることができ、ＳＳＲ／ＩＦＦ質問機Ｎｏ．１と反対側の方位角を管理する、ＩＦＦ Ｎｏ．１の繰返しで示される、ＳＳＲまたはＩＦＦ監視に特化した別の質問機を追加することによって、この速度を速めることを想定することが可能であり、
－ 関連モードＳデータリンクを含むモードＳ監視またはＩＦＦ識別の指示された質問（ＤＩ）のリフレッシュ速度は、機能要件に従って、汚損を限定するためにＳＳＲ／ＩＦＦ監視を受けている方向を回避している間に、すべての方向で可能であるから、同様にその最適条件とすることができる。

図１０は、能動または半能動型の放出を伴う電子走査アンテナを装備した、本発明によるレーダにおける時空間管理の可能な実装を例示する。この実施例で、３つのＳＳＲ／ＩＦＦ質問機９１、９２、９３が使用される。もちろん、（２～Ｎ個の）より多数の質問機を用いて実現することが可能である。第１の質問機９１、ＳＳＲ／ＩＦＦ質問機Ｎｏ．１は、ＳＳＲまたはＩＦＦ監視に割り当てられ、他の質問機９２、９３、ＳＳＲ／ＩＦＦ質問機Ｎｏ．２およびＳＳＲ／ＩＦＦ質問機Ｎｏ．３は、主としてトランザクションタスク（関連モードＳデータリンクを含むモードＳ監視、およびＩＦＦ識別のためのＤＩ）に割り当てられる。

この実施例は、半能動型の放出を伴う円筒型電子アンテナ１を同様に提示される。アンテナは、円筒型であるが、アンテナが３６０°をカバーするという条件の下に、他のタイプの構成が可能である。アンテナは同様に、図１１に提示されるように例えば４枚の、放射素子のいくつかのパネルからなってもよい。

スーパバイザ９０は、ＳＳＲ／ＩＦＦ質問機の協調を確実にする。具体的には、それは、質問機Ｎｏ．１の監視のＩＦＦタスクを定め９０１、オペレータは、なすべき監視タスクの性質を方位角に従って定めることが可能になる。それはしたがって、特に、ＩＦＦモード、所定の方位角セクタにおける偵察ＩＦＦ識別、電力および偵察の感度を定める。

ＳＳＲ／ＩＦＦ質問機Ｎｏ．２およびＮｏ．３の可用性９０２、９０３に応じて、スーパバイザは、
－ 周期的に、または外部要求に続いて、各物標と関連付けられたモードＳトランザクションを有するモードＳ選択的質問、
－ ＩＦＦレーダの外部の要求によるＩＦＦ識別のための指示された質問、
を分配し９０４、９０５、これらの質問は、検出物標のそれぞれに対してオペレータが所望する、物標のリフレッシュの速度に従って行われなければならない。

したがって、ＩＦＦレーダによって提供されるサービスは、オペレータが各物標に抱く関心のレベルに従って各物標に対して定める時間基準で動作する。

同じく、監視９０６中に検出される新しいモードＳ物標は、選択的質問によって（もはや、機械式アンテナと同じように２周後ではなく）今非常にすばやく確認され、したがって、モードＳ物標の名の下に要求されるすべてのモードＳ情報９０７、９０８、特に飛行の識別あるいはデータ送信リンクの容量をその検出直後からオペレータに届ける。さらに、それは、機械式アンテナの１番目の検出と１番目の選択的質問との間の最小２周の間に物標の変位の無規則性を除去するから、これは、回転機械式アンテナを用いるよりもずっと高い質問の設置の成功率で遂行される。

ＳＳＲ／ＩＦＦ質問機９１、９２、９３のそれぞれは、放出方位角９４１、９４２、９４３を指定することによって、ならびに放出するべき和信号および制御信号９１１、９２１、９３１を提供することによって、放出リソースへのアクセスを要求する。この目的で、アンテナ１は、半能動型の放出を伴うものであり、集中型増幅器９４は、放出に必要な電力を提供する。低レベルの和信号および制御信号は、質問機の一方または他方を増幅器に向かって誘導する、スイッチ９７を介して増幅器に送信される。信号が増幅され、和ビームΣおよび制御ビームΩがビームフォーミング手段９５によって計算される（ＣＢＦ）。所定の瞬間において、増幅されビームフォーミング手段９５によって計算される信号は、スイッチングマトリクス４４を介して、Ｑ個の放射素子の群に送信されて、要求された方位角９４１、９４２、９４３に指向するビームを形成する。

受信では、質問機Ｎｏ．１、質問機Ｎｏ．２および質問機Ｎｏ．３にそれぞれ割り当てられたビームは、並列に形成され得る。したがって、各質問機は、その要求された方位角９６１、９６２、９６３における和信号Σ、差信号Δおよび制御信号Ωに対して、Ｐ個の放射素子に基づく、受信ビームの並列での形成を独立して要求する。受信ビームは、受信および処理手段９６によって計算（ＣＢＦ）によって形成される。ビームΣ、Δ、Ωを計算するＣＢＦが各質問機に割り当てられる。ＣＢＦから生じる信号９６１’、９６２’、９６３’は、それらのそれぞれの質問機に送信される。

図１０のシステムによって作り出される偵察および質問のシーケンスは、例えば、図９により例示されるシーケンスである。具体的には、本発明によるレーダは、
－ 異なる方位角（７１、７２、７３）での質問機（９１、９２、９３）の質問の同時放出（６１、６３）を確実にし、同時放出は、放出で形成されたビームの方位角の間隔が、放出で形成された３つのビームのそれぞれのサイドローブによって受信された質問間でトランスポンダのレベルで、従来少なくとも１０ｄＢの、ジャミングの分離されたレベルを確実にするとき有効になり、
－ 異なる方位角（７１、７２、７３）での前記質問機（９１、９２、９３）への応答の同時受信（６２、６４）を確実にし、同時受信は、受信で形成されたビームの方位角の間隔が、受信で形成された３つのビームのそれぞれのサイドローブによって予想された応答間でレーダのレベルで従来少なくとも１０ｄＢのジャミングの分離されたレベルを確実にするとき有効になる。

有利には、本発明は、同時にアンテナのいくつかの部分を使用することを可能にし、したがって、従来技術のある特定の解決策のように交互にではなく、同時に異なる方位角におけるいくつかの物標に対して所定の瞬間においてより大きい監視を確実にすることを可能にする。

図１１は、非円筒型固定アンテナの事例での時空間管理のこの原理の適用を示し、ここでそれは、この概略図ではパネル毎に単一のＳＳＲ／ＩＦＦ質問機が装備されている、固定パネルを有するアンテナである。この実施例で、上のパネルがＳＳＲ監視および新しいモードＳ物標の収集を確実にするのに対して、横のパネルおよび下のパネルは、他の方位角に向けられた、２つのモードＳトランザクションおよび１つのＩＦＦ識別を同時に確実にする。

図１２は、単一のパネルからなる平面回転アンテナの事例での時空間管理のこの原理の適用を示す。この実施例で、ＳＳＲ／ＩＦＦ質問機Ｎｏ．１は、ＳＳＲ監視および新しいモードＳ物標の収集を確実にし、一方ＳＳＲ／ＩＦＦ質問機Ｎｏ．２は、ＳＳＲ／ＩＦＦ質問機Ｎｏ．１によって行われる偵察以外の２つの方位角に向けられたモードＳトランザクションおよび識別を連続的に確実にする。

再び、このアンテナ構成は、図１１のアンテナ構成よりも軽く、したがって明らかにそれほど効果的でないが、それでもなお、
－ プロセッサＮｏ．１およびアンテナの平面に直交するビームに割り振られる、ＳＳＲ監視をおよび新しいモードＳ物標の収集に対して
－ プロセッサＮｏ．２および偏向されたビームに割り振られる、モードＳトランザクションおよび指示された識別の管理から
無相関化することによって同時にアンテナの回転によって与えられる制約を限定することを可能にし、したがって、ビーム偏向ゾーンの幅にわたって方位角の独立を提供する。

図１０によって特に例示される、本発明によるレーダにおけるＳＳＲ／ＩＦＦ質問の時空間管理の原理は、少なくとも応答の受信のように質問の放出が独立した方位角におけるさまざまな質問機に対して同時であり得ることを有利に使用して、以下の特性によって、完全にまたは部分的に、特に説明することができる。
－ 第１のＳＳＲ／ＩＦＦ質問機９１、例えばＩＦＦ Ｎｏ．１は、ＳＳＲまたはＩＦＦ監視および新しいモードＳ物標を収集することに同時に特化している。
－ １つまたは複数のＳＳＲ／ＩＦＦ質問機９２、９３、例えばＳＳＲ／ＩＦＦ質問機Ｎｏ．２およびＮｏ．３は、一次もしくは２次レーダまたは任意の他の位置付け手段の航跡から生じる、モードＳ監視およびＩＦＦ識別の指示された質問（ＤＩ）に特化し、各質問機は、その応答の重なりを回避するように選択的またはＤＩ質問の時間的配置を確実にする間に、そのモードＳまたはＤＩ応答のデコードを行う。
－ ３つの質問機の放出は、受信で生成されるビームの方位角の間隔が、３つのビームのそれぞれのサイドローブによって受信された、トランスポンダに送信される質問間のジャミングの低レベル（例えば、＞１０ｄＢ）を確実にするとき、同時に有効にすることができる。
－ ３つの質問機の受信は、受信で生成されるビームの方位角の間隔が、３つのビームのそれぞれのサイドローブによるレーダの予想された応答間のジャミングの低レベル（例えば、＞１０ｄＢ）を確実にするとき、同時に有効にすることができる。
－ 新しいモードＳ物標を収集するためのＳＳＲ／ＩＦＦ質問機Ｎｏ．１は、選択的な監視の他の質問機９２、９３、ＩＦＦ Ｎｏ．２およびＮｏ．３に、それらのうちの１つによってそれから管理される新しい物標を検出すると知らせ、特に少なくとも１つの質問機９２、９３は、検出物標の方向におけるその受信ビームの指向を指図する。この反応性により、回転機械式アンテナに関しては２周にわたって物標の展開の不確実性を除去することによって物標の位置について正確に知ることが可能になる。例として、図８を参照して、物標が質問機Ｎｏ．１の放出ビーム７１で検出されて、質問機Ｎｏ．２の受信ビーム７２が次に、応答中に、放出ビーム７１の方向に切り替えられ、これはビーム７１の新しい位置のサイドローブのレベルがそれを可能にするとすぐに行われ、質問機Ｎｏ．３の受信ビーム７３を放出ビーム７１の方向に切り替えることが同じく可能であることになり、これは質問機７２および７３のそれぞれの作業負荷に依存する。
－ ＳＳＲ監視を速めることができ、すなわち、独立したビームを有するＳＳＲまたはＩＦＦ監視に特化した他のＳＳＲ／ＩＦＦ質問機Ｎｏ．１を割り振ることによって、リフレッシュ速度を増加させることができ、２つの質問機が使用される場合、ビームが反対側（＋１８０°）であることが可能であり、一方４つの質問機を用いると、ビームは直交する（＋９０°）ことができ、それぞれ単一の質問機を用いる場合と比べて２～４倍速いＳＳＲ監視のペースをもたらす。
－ アンテナ１の放出体制が半能動型である場合、図１０の実施例では、共通の放出リソース９４を優先的にＳＳＲ／ＩＦＦ質問機Ｎｏ．１に割リ振り、次に他の質問機、ＳＳＲ／ＩＦＦ質問機Ｎｏ．２およびＳＳＲ／ＩＦＦ質問機Ｎｏ．３に割り振ることができ、ＳＳＲ監視はまれにしか放出しないのでこのようにＳＳＲ監視に優先度を与える。
－ アンテナ１の放出体制が能動型である場合、トランスポンダのブロッキングを回避するために、形成されたビームを考慮して、十分に異なる方位角で同時質問を有効にし、これをサイドローブによる質問の誤差のより低いレベル（例えば、＞１０ｄＢ）を確実にする間に行うように、スーパバイザ装置を設けることができる。

二次電子走査アンテナによって与えられる利点（特にモータおよび回転接合の廃止）は別として、本発明は、「ＳＳＲまたはＩＦＦ監視および新しいモードＳ物標の収集」段階ならびに「モードＳ選択的監視または指示されたＩＦＦ識別」段階の独立を有利に可能にする。他のタスクにペナルティを課すことなく、選択的なトランザクション（モードＳ監視またはＤＩ）を望ましい方位角に必要とされる時間維持することができるので、本発明は同様に、セクタ過負荷の廃止を有利に可能にする。したがって、セクタ負荷制限の問題のほとんどすべてを除いている間に重要な機能的進歩が得られる。

したがって、ＩＦＦレーダによって提供されるサービスは、ほとんど方位角の制約なく、オペレータが各物標に抱く関心のレベルに従って各物標に対して定める時間基準で動作する。

Claims (10)

1. ３６０°にわたって方位角で空間をカバーする、能動または半能動放出体制を伴う電子走査アンテナ（１）を装備した二次レーダにおいて、
   － 任意のモードの各質問に対する放出パターン、
   任意のモードの各応答に対する受信パターン、
   前記二次レーダに特有のタスクの別個のユニットへの割当て、
   の分離原則を適用し、
   － ＳＳＲまたはＩＦＦ監視および新しいモードＳ物標を収集することに同時に特化した１つまたは複数のＳＳＲ／ＩＦＦ質問機（９１）を備え、
   － モードＳ監視およびＩＦＦ識別に特化した１つまたは複数の他のＳＳＲ／ＩＦＦ質問機（９２、９３）をさらに備え、
   － 異なる方位角（７１、７２、７３）での前記ＳＳＲ／ＩＦＦ質問機（９１、９２、９３）の前記質問の同時放出（６１、６３）を確実にし、前記同時放出は、放出で形成されたビームの方位角の間隔が、放出で形成された前記ビームのそれぞれのサイドローブによって受信された前記質問間で航空機のトランスポンダのレベルでジャミングの分離されたレベルを確実にするとき有効になり、
   － 異なる方位角（７１、７２、７３）での前記質問機（９１、９２、９３）への前記応答の同時受信（６２、６４）を確実にし、前記同時受信は、受信で形成された前記ビームの前記方位角の間隔が、受信で形成された前記ビームの前記それぞれのサイドローブによって予想された前記応答間で前記二次レーダのレベルでジャミングの分離されたレベルを確実にするとき有効になり、
   － 前記質問機（９１、９２、９３）に、方位角での前記ビームの前記間隔が検出を保証するのに不十分なとき、放出または受信のいずれかの期間の時間的分離を前記質問機（９１、９２、９３）自体の間で確実にするように指図する、
   ことを特徴とする、二次レーダ。
2. ＳＳＲ監視および新しいモードＳ物標を収集することに同時に特化した前記質問機（９１）の１つは、モードＳ監視およびＩＦＦ識別に特化した、前記他の質問機（９２、９３）に新しい物標の前記検出を知らせ、前記新しい物標はそのとき、前記他の質問機（９２、９３）によって管理され、前記他の質問機（９２、９３）の少なくとも１つは、前述した放出および受信の同時有効化が獲得されるという条件の下に、前記他の質問機（９２、９３）の放出ビームの指向、次に続いて前記他の質問機（９２、９３）の受信ビームの指向を前記物標の方向（７１）に制御することを特徴とする、請求項１に記載の二次レーダ。
3. オペレータが、各物標に対して、検出された前記物標の前記方位角にかかわらず偵察から無相関化された方式で、前記オペレータが前記ＩＦＦ識別および前記モードＳ監視に対して所望するリフレッシュ速度を定めることを特徴とする、請求項１または２に記載の二次レーダ。
4. オペレータがマルチモード動作を次のように定め、すなわち、
   － 偵察中、動作は、タイプ
   ＳＳＲ航空機の航空機の監視
   ＩＦＦでの軍用機の監視
   新しいモードＳ航空機の捕捉
   から非選択的であり、
   － 監視中、動作は、タイプ
   モードＳ監視の選択的質問／応答
   モードＳ監視と同じ航空機とのモードＳデータリンクの選択的質問／応答
   予め検出された航空機に対する外部要求に基づくＩＦＦ識別（モード４／５）の指示された質問
   から選択／指定され、
   前記オペレータは、
   － 各物標に対して、独立して、検出された前記物標の前記方位角にかかわらず偵察から無相関化された方式で、前記オペレータがモードＳ／モードＳデータリンク／ＩＦＦ識別での前記監視に対して所望するリフレッシュ速度、
   － 放出または受信における方位角で前記ビームを集中させるためのリソースの競合が生じた場合に選択された前記モードに関連した優先度
   を同様に定める、
   ことを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の二次レーダ。
5. 前記ＳＳＲ監視および前記ＩＦＦ監視を速めるために、前記二次レーダは、単一の他のＳＳＲ／ＩＦＦ質問機が使用される場合は反対であり、または３つの他のＳＳＲ／ＩＦＦ質問機が使用される場合は直交している、前記質問機（９１）と関連付けられた前記ビームの方向以外の方向に関連ビーム指向を有する、前記質問機（９１）から独立した、ＳＳＲまたはＩＦＦ監視の少なくとも１つの他のＳＳＲ／ＩＦＦ質問機を備えることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の二次レーダ。
6. 前記放出体制が能動型であるとき、前記トランスポンダのブロッキングを回避するために、形成された前記ビームを考慮して、十分に異なる方位角で同時質問を有効にするようにスーパバイザ装置が設けられることと、前記放出体制が半能動型であるとき、共通の放出リソース（９４）を優先的にＳＳＲ／ＩＦＦ質問機Ｎｏ．１に割り振り、次に他の質問機に割り振ることができることとを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の二次レーダ。
7. 前記アンテナ（１）は円筒型であることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の二次レーダ。
8. 前記アンテナ（１）は、それぞれが少なくとも１つのＳＳＲ／ＩＦＦ質問機に関連付けられているパネルからなることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の二次レーダ。
9. 前記アンテナは固定式であることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の二次レーダ。
10. 前記アンテナは回転アンテナであることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の二次レーダ。

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