JPH0155434B2

JPH0155434B2 -

Info

Publication number: JPH0155434B2
Application number: JP11236281A
Authority: JP
Inventors: Neruson Oodoneru Baanaado
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1981-07-20
Filing date: 1981-07-20
Publication date: 1989-11-24
Also published as: JPS5815175A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、一般にパルス・ドプラ・レーダ、
特にミサイルと航空機を識別するための方法に関
するものである。或る種の用途では、パルス・ドプラ・レーダ装
置によつて検出される異種目標を識別することが
必要である。例えば、航空機のレーダ装置は航空
機と非航空機のミサイル（これは、レーダ・プラ
ツトフオームを搭載する航空機の機尾を中心とし
た或る特定の角度範囲内で発射される。）とを識
別できることが得策である。航空機とミサイルの
相違をレーダで検出するには、航空機のジエツ
ト、エンジンが１つ以上のサイドバンドを含む非
常に複雑なレーダ反射信号を生じるのに対して、
ミサイルのレーダ反射信号は比較的単純でそのよ
うなサイドバンドを含んでいないことに注目すれ
ば良い。第１図は、後部半球（なお、後部半球は航空機
の飛行経路に関しかつ航空機の後部すなわち尾部
から航空機の後の区域に向けられたアンテナ主ビ
ームのことを云う。）の方に向けられたアンテナ
主ビームを有するレーダに対しドプラ周波数の関
数としてのグランド・クラツタの相対振幅の一例
を示す。主ビーム・クラツタのピーク値は負のド
プラ周波数で生じるが、これは主ビームが航空機
の後部すなわち尾部から航空機の後を向いている
ためであり、そして航空機の後に後退中の地表で
の反射によるクラツタ反射信号は負のドプラを生
じる。アンテナバツクローブはここでは航空機の
飛行経路沿いの前方を意味する。それは主ビーム
がバツクローブとは反対の方向に向いているから
である。従つて、アンテナバツクローブは航空機
が向かつている地表から反射され、正のドプラは
航空機の速度（地面に対する航空機の相対速度）
に相当する最高のドプラ周波数で生じられる。バ
ツクローブ・クラツタは航空機目標と対抗し、そ
の接近速度は航空機の対地速度よりも遅い。つま
り、上述したバツクローブ・クラツタは、プラツ
トフオーム航空機が向かつている地表からの反射
のせいであり、プラツトフオーム航空機速度より
も低い接近速度例えばプラツトフオーム航空機速
度よりも少し高い速度でプラツトフオーム航空機
に接近中の敵機からの反射信号と競争する。すな
わちレーダ装置中で混乱が生じる。相対利得はア
ンテナ特性並びに方向および高度に応じて変る。第２図において、目標の航空機スキン
（Skin）、航空機サイドバンドおよびミサイル・
スキンの最大検出範囲は目標角で変る。第２図に
線１０で表わされ雑音が制限された航空機スキン
の検出範囲は、線１１，１２および１３で表わさ
れ航空機のジエツト・エンジンの調子によつて生
じられる航空機サイドバンドの検出範囲よりも大
きい範囲に亘つて延びる。しかしながら、レー
ダ・プラツトフオームの速度よりも遅い速度で接
近中の目標の検出範囲は、典型的な例ではクラツ
タによつてマスクされる。代表的なインターセプ
ト中、１つの航空機サイドバンドだけはミサイル
発射前の一部のインターセプト中に多分検出され
る。そのような状況では、多数のサイドバンドが
存在しないので、もちろん、ミサイル目標は航空
機目標と簡単に識別できない。もう少し詳しく説
明すれば、敵機がレーダ・プラツトフオーム航空
機よりも低い接近速度で接近している場合に、レ
ーダ・プラツトフオーム航空機の後部から攻撃す
る敵機に対し、第３図の主ビーム反射信号１４は
クラツタのために検出されることなく、サイドバ
ンド反射信号１５だけは敵機がミサイルを発射す
る前に検出される。これは敵機がレーダ・プラツ
トフオーム航空機のレーダレンジ内に入るやいな
やミサイルが発射されるためであり、従つてレー
ダ・プラツトフオーム航空機が他の発射信号を受
けるための充分な時間を許さない。ミサイル発射
信号がサイドバンドの無いこの高いドプラ周波数
にありかつこの唯一の敵機反射信号だけが高いド
プラ周波数で受信されたので、この反射信号が敵
機からのものか或はミサイルからのものかを区別
するのは不可能である。例えば、第３図の長方形
１４で示されたように航空機スキンはクラツタで
マスクされ、そして単一の航空機サイドバンドは
長方形１５で表わされる。点線の長方形１６およ
び１７内のサイドバンドは目標角のために検出さ
れない。航空機サイドバンドのレベルが第２図に
線９で示されたようなミサイル検出振幅と大体同
じであり得るので、振幅による識別は実際的でな
い。この発明の目的は、目標を識別することであ
る。この発明は、その広い意味で、ミサイル目標と
航空機目標を識別するためにパルス・ドプラ・レ
ーダ装置の目標信号を処理する方法であつて、所
定の期間目標信号のドプラ周波数変化の関数とし
て移動目標の距離変化を予測するステツプ、前記
所定の期間実際の距離変化を測定するステツプ、
および測定した距離変化と予測した距離変化との
差の関数として前記目標信号を識別するステツ
プ、を含む目標信号の処理方法、にある。この発明によれば、問題の目標の距離
（range）変化が所定の期間に亘つて測定される
パルス・ドプラ・レーダ装置が提供される。測定
したこの距離変化は、ドプラ測定に基づく予測さ
れた距離変化と比較される。そのような比較は航
空機サイドバンドをミサイルと識別させ、従つて
偽のミサイルまたはサイドバンド表示を排除する
と同時に、真のミサイル目標を検出させる。接近中の航空機またはミサイル目標の種々のレ
ンジ・セルによる目標の移動は、航空機目標の接
近速度に依存する。航空機目標スキン距離はドプ
ラ周波数すなわち航空機接近速度に比例して時間
変化する。この発明によれば、目標の速度すなわ
ちドプラ周波数並びに距離および距離変化は直接
測定される。航空機スキン速度（ドプラ周波数）
検出は航空機またはミサイル・スキン目標のため
距離変化のみと相関する。しかしながら、航空機
サイドバンドは実際の距離変化測定値よりも高い
ドプラ周波数すなわち速度を示す。従つて、例え
ば１秒のような所定の期間目標の距離変化を測定
してそのような距離変化をドプラ周波数すなわち
速度の測定値に基づいた予測距離変化と比較する
ことにより、航空機サイドバンドはミサイルでは
ないとして検出、排除される。測定した航空機サ
イドバンドの距離変化はドプラ周波数に基づいた
予測距離変化よりも相当小さいが、真のミサイル
目標の測定した距離変化はレーダの距離およびド
プラ周波数の測定誤差内で予測距離変化に大体等
しい。第４図に示すパルス・ドプラ型のレーダ装置２
０は、アンテナ２１、送受信機２２、および反射
信号を収集、受信しかつこれを慣用の仕方でデイ
ジタル値に変換するための信号プロセツサを備え
る。デイジタル・データ・サンプル２３は、ブロ
ツク２４で示された他の後処理機能と共に高速フ
ーリエ変換（FFT）によつて時間ベースから周
波数ベースに変換するために、デイジタル・フイ
ルタ・バンク中で処理される。信号プロセツサ内
に含まれる１つの後処理機能は、この発明によれ
ば、サイドバンド識別機能と云われる。これは、
ブロツク２４内の点線で囲まれたブロツク２５で
表わされる。サイドバンド識別機能２５の出力
は、航空機目標またはミサイル目標を表示するた
めの制御パネル兼デイスプレイ３３へ印加され
る。第５図は、サイドバンド識別機能をもつと詳し
く示し、かつ距離中心（centroid）２７に加えて
ドプラ目標の慣用の速度中心すなわちドプラ周波
数中心２６を含む。この速度中心２６は、目標の
速度を示す特定のドプラ周波数V_Cに相当する信
号を提供する。距離中心２７は、目標の距離に相
当する情報を提供する。距離中心の出力は目標の
実際の距離R_Cを示す。値V_C、R_Cはそれぞれ計算
ブロツク２８，２９の各記憶器へ入力される。計
算ブロツク２８は、最新のドプラ周波数V_COを記
憶すること、およびこれを同一目標の先行のドプ
ラ周波数V_C-1に加えることを行なう。これらの
２つの値の和は、平均値を求めるために２で割ら
れ、その後測定値間の時間差Δtが乗じられる。
これは、計算ブロツク２８について述べたような
ドプラ周波数計算〔（V_CO＋V_C-1）／２×１秒〕
に基づいた、目標の予測した距離変化R_Vになる。
値R_Cは測定した距離変化R_Rを求めるために距離
変化用計算ブロツク２９へ入力される。こゝでは
目標の先行距離R_C-1から現在距離を引くことに
よつて特定目標の実際に測定した距離変化に相当
する値R_Rが求まる。計算ブロツク３０では、予測距離変化R_Vから
測定距離変化R_Rを引いて値Ｍを求める。この値
Ｍは比較ブロツク（COMP）３１で定数Ｋと比
較される。もし定数Ｋの方が値Ｍよりも大きけれ
ば、信号はライン３２を通して制御パネル兼デイ
スプレイ３３へ入力されてミサイルであると表示
される。定数Ｋが値Ｍに等しいか或はそれよりも
小さい場合には、ライン３２における信号はミサ
イル目標として表示されるのを禁止される。測定
値R_VとR_Rの差に基づいた値Ｍの変動は、第６図
に示した航空機サイドバンド・データのための下
記の表に例示される。

【表】

【表】測定値間の固定時間のために、すなわち測定値
V_CO、V_C-1間の例えば１秒（上表における）のよ
うな固定時間のために、値Ｍの識別距離は、航空
機の接近速度とは無関係であつて、航空機目標サ
イドバンドと航空機目標スキンのドプラ分離のみ
に依存する。例えば、上表から分るように、ミサ
イルのドプラ周波数に相当し得る周波数帯中の
2.4KHzサイドバンド・ドプラ周波数差では、予
測距離変化R_Vと実際の測定距離変化R_Rの差は
30.5ｍ／秒から244ｍ／秒までの種々の航空機接
近速度に対して191ｍ（625ft.）である。同様に、
値Ｍは30.5秒から244ｍ／秒までの接近速度に対
して3.0KHzサイドバンド・ドプラ周波数では238
ｍ（781ft）であり、4.8KHzサイドバンド・ドプ
ラ周波数では381ｍ（1250ft）である。要するに、航空機サイドバンドの単位時間毎の
距離変化で測定されたような実際の距離変化R_R
は実際の航空機接近速度に相当する。ミサイル目
標の場合、予測距離変化R_Vと測定距離変化R_Rの
平均差は測定誤差の無い場合ゼロである。従つ
て、サイドバンドの距離高度（closure）は、サ
イドバンドのドプラ速度測定に基づいた予測距離
高度よりも小さい。航空機サイドバンドとミサイ
ルのレンジ・レート（range rate）／ドプラ相関
のこの差は２つの目標を識別するために使用され
る。この差の変動はレーダでのドプラ周波数およ
び距離の測定精度だけによつて制限される。定数
Ｋ（第５図）は０よりも大きく選ばれ、航空機サ
イドバンドを拒否するがミサイル・スキン検出値
を通過させる。定数Ｋの最適値は０と航空機サイ
ドバンド毎の値Ｍの最小値との中間である。このように、敵航空機のサイドバンドとそのよ
うな航空機から発射され得るミサイル目標とを識
別するための改良した方法および装置がこゝに提
供された。この発明を実施する際に、種々のステ
ツプ、計算および記憶が特定の用途に応じてハー
ドウエア、ソフトウエアまたはそれらの組み合わ
せで行なわれ得ることが理解できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はレーダ信号のクラツタ・スペクトルを
例示するグラフ、第２図はドプラ周波数の関数と
しての航空機スキンおよびサイドバンドの検出範
囲を例示するグラフ、第３図は単一の航空機サイ
ドバンドの実際の検出を例示するために代表的な
FFTの出力でのシングル・サイドバンドを示す
グラフ、第４図はこの発明に従つてミサイルと航
空機ジエツト・エンジンのサイドバンドとを識別
するための方法および装置の機能ブロツク図、第
５図はこの発明の方法および装置を例示するため
のもつと詳しい機能ブロツク図、第６図は航空機
サイドバンドの種々の振幅およびドプラ周波数を
示すグラフである。２５はサイドバンド識別機能、２６は速度中
心、２７は距離中心、２８と２９と３０は計算ブ
ロツク、３１は比較ブロツクである。

Claims

【特許請求の範囲】１ミサイル目標と航空機目標を識別するために
パルス・ドプラ・レーダ装置の目標信号を処理す
る方法であつて、所定の期間目標信号のドプラ周波数変化の関数
として移動目標の距離変化を予測するステツプ、前記所定の期間実際の距離変化を測定するステ
ツプ、および、測定した距離変化と予測した距離変化との差の
関数として前記目標信号を識別するステツプ、を含み、前記予測ステツプは、前記所定の期間の始めに
目標のドプラ周波数を検出すること、前記所定の
期間の終りに前記目標のドプラ周波数を検出する
こと、および２つのドプラ周波数に対応する平均
値を計算することを含み、前記測定ステツプは、前記所定の期間の始めに
目標の距離を検出すること、前記所定の期間の終
りに前記目標の距離を検出すること、および検出
した２つの距離の差に相当する値を得ることを含
み、前記識別ステツプは、予測した距離変化の値か
ら測定した距離変化の値を引くこと、および前記
２つの値の差に相当する値を所定の定数と比較す
ることを含む、目標信号の処理方法。