JPH02208588A - 逆合成開口レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、地上環に静止して取付けられ、航空機等の
移動する観測対象の速度１位置等の情報を得る逆合成開
口レーダ装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は従来の逆合成開口レーダ装置の構成図で、図に
おいて、１は送信機、２は受信機、３は送信と受信の切
替を行う送受切替器、４は送信アンテナと受信アンテナ
を兼用する送受信アンテナ、５は受信したエコー信号に
対して距離方向の分解能を上げるパルス圧縮を行うパル
ス圧縮部、６は移動する観測対象の動揺補償を行うため
のデータ及び方位分解能を上げるクロスレンジ圧縮を行
うためのデータを格納しているメモリ、７は移動する観
測対象に対してメモリ６のデータに基づいて動揺補償を
行う目標動揺補償部、８は距離とドツプラ周波数の追跡
を行うレンジ・ドツプラートラッカー、９は方位分解能
を上げるためのクロスレンジ圧縮を行うクロスレンジ圧
縮部、１０は得られた画像情報を格納しておく表示バッ
ファ、１２は画像情報を表示するためのデイスプレィで
ある。

なお、上記送信機１．受信機２．送受信アンテナ４等に
より送信手段及び受信手段が構成され、パルス圧縮部５
〜表示バッファ１０により信号処理手段２０が構成され
ている。

次に動作について説明する。

送信機１から送受切替器３．送受信アンテナ４を介して
観測対象に向かって電波を放射し、観測対象に当たって
戻って（るエコー信号を送受信アンテナ４．送受切替器
３を介して受信機２に取り込む。

取り込まれたエコー信号はパルス圧縮部５に入り、ここ
でパルス圧縮が行われる。

このパルス圧縮は観測対象に対する距離の分解能を上げ
るために、例えば一定の送信パルス幅内に直線的に周波
数変調したものを送信し、受信した時に直線状の周波数
−遅延時間特性を有するマツチドフィルタを通す線形Ｆ
Ｍ送信パルス圧縮等の手法を用いて行われる。

一方、移動している観測対象と静止しているレダ装置と
の間にはドツプラー現象が生じるので、このドツプラー
シフト（ドツプラー周波数）及びエコー信号の時間的遅
れを常時レンジ・ドツプラートラッカー８で追跡し、観
測対象の動きに合わせて動揺補償部７で動揺補償を行う
。更に、クロスレンジ圧縮部９においてクロスレンジ（
距離方向に対して直角な方向）の方位分解能を上げるた
めのクロスレンジ圧縮を行う。

このクロスレンジ圧縮はレンジ・ドツプラートラッカー
８で追跡したドツプラーシフトの時間的な経過履歴を調
べることによって行う。この時間的な経過履歴を調べる
ために、データを格納してお、くメモリ６が用いられて
いる。

このようにしてパルス圧縮、クロスレンジ圧縮を行い、
距離及び方位方向の分解能を上げて得られた画像情報を
表示バッファ１０に蓄積しておき、デイスプレィ１２上
に表示する。

〔発明が解決しようとする課題〕

今、第５図に示すように、レーダから距離Ｒ離れた地点
を長さｌの観測対象（目標）が速度■で移動しているも
のとする。このとき、所望のクロスレンジ分解能をΔＸ
、レーダから目標を見込む角の変化量をθＳ、送信波長
をλ、所要観測時間をＴとすると、 Ｔ θ　Ｓ　＝ ・−（１） λＲ ΔＸ＝ ＶＴ λＲ Ｔ＝ ・−（３） ２ｖΔＸ の関係が成立する。従って、観測時間Ｔが短ければクロ
スレンジ分解能ΔＸが低下するので、例えば、代表的な
目標諸元、Ｖ＝３６ｋｍ／ｈ、Ｒ＝５Ｑｋｍ、　　Δｘ
＝５ｍ、　　λ＝０．０３ｍを仮定すると、ｌ目標角た
りの所要観測時間Ｔは ０．０３Ｘ　５０　Ｘ　１０” Ｔ＝ ＝１５３ ２ｘｌ　　Ｏｘ５ となり、分解能を低下させることなく複数目標を観測す
る場合、観測時間は目標数倍必要となるので、観測可能
な目標の数が時間によって制限される問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、分解能を低下させることなく、多くの目標を
観測できる逆合成開口レーダ装置を得ることを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

このため、この発明に係る逆合成開口レーダ装置は、受
信手段に、複数のアンテナ素子を介して受信したエコー
信号をそれぞれＡ／Ｄ変換してディジタル処理すること
により同時に異なる方向を指向する複数の受信ビームを
形成可能なディジタルビームフォーミングアンテナを用
いて、その各出力毎に信号処理手段を設けるとともに、
所定の送受信タイミングに従って送信手段とディジタル
ビームフォーミングアンテナにおける送受信ビムの方向
及びそのタイミングを制御する送受信ビーム制御手段を
備えたものである。

〔作用〕

この発明においては、送受信ビーム制御手段で送信手段
及びディジタルビームフォーミングアンテナの送受信ビ
ームを制御することにより、送信側では、複数の目標方
向に対して送信ビームを所望のクロスレンジ分解能を得
るための所要観測時間に相当するパルス繰返し周期内に
時間多重で送信し、受信側では、ディジタルビームフォ
ーミングアンテナを用いて所望の目標数相当の受信ビー
ムを形成して複数の目標からのエコー信号を同時に受信
し、各信号処理手段により逆合成開口レダの処理を同時
に行う。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。なお
、従来技術と同一の構成要素については同一番号を付し
てその説明を省略する。

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図で、図におい
て、１３は一次元あるいは二次元に配列された複数個の
アンテナ素子、１４は各アンテナ素子１３毎に設けられ
アンテナ素子１３を介して電波を受信する受信機、１５
は各受信機１４毎に設けられ受信機１４から出力される
信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器、１６は各Ａ／Ｄ変
換器１５から同時に転送される複数のディジタル信号を
入力してその内部でＤ　Ｆ　Ｔ　（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　
ＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ　　：離散フーリエ
変換）を行い、異方向からの受信電波を各方向毎に弁別
して外部に出力する複数のディジタルビーム形成部で、
上記アンテナ素子１３〜デイジタルビーム形成部１６に
より、無走査で、同時に異なる方向を指向する複数の受
信ビームを形成可能なディジタルビームフォーミング（
Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｂｅａｍ　Ｆｏｒｍｉｎｇ：　Ｄ　Ｂ
　Ｆ）　アンテナ３０が構成される。本願は受信手段と
して上記ディジタルビームフォーミングアンテナ３０を
用いたもので、各ディジタルビーム形成部１６（ここで
は４個）の出力毎に、パルス圧縮部５〜表示バッファ１
０からなる信号処理手段２０が設けられており、各表示
バッファ１０の出力が切替スイッチ１１を介してデイス
プレィ１２に接続される。

一方、１７は電子的に音速にビーム走査可能なアンテナ
として周知のフェーズドアレイアンテナで構成された送
信アンテナで、送信機１とともに送信手段４０を構成す
る。また、１８は送受信ビームコントローラで、例えば
第２図に示すような方向に４つの目標がある場合に第３
図に示すような送受信タイミングに従って上記送信手段
４０とディジタルビームフォーミングアンテナ３０にお
ける送受信ビームの方向及びそのタイミングを制御する
もので、マイクロコンピュータ等により実現される。

次に動作について第２図及び第３図を基に説明する。

今、第２図に示すように観測対象となる目標が４つある
ものとする。この時、送信側では、送受信ビームコント
ローラ１８からの第３図（ａ）に示すタイミングに従っ
て、目標ｌに対しては角度θ１の方向で、目標２に対し
ては角度θ２の方向で、目標３に対しては角度θ３の方
向で、目標４に対しては角度θ４の方向で、送信ビーム
を所望のクロスレンジ分解能を得るための所要観測時間
に相当するパルス繰返し周期内に時間多重で送信する。

一方、受信側では、ディジタルビームフォーミングアン
テナ３０が送受信ビームコントローラ１８からの第３図
（ｂｌ〜ｔｅｌに示すタイミングに従って、第２図に示
すように、各目標１．２，３．４の角度θ１．θ２．θ
１．θ４を指向する４本の受信ビームを形成して、各目
標１〜４からのエコー信号を同時に受信する。受信され
た各エコー信号はそれぞれ各信号処理手段２０で前述し
た逆合成開口レーダの処理が平行して同時に施され、得
られた各画像情報が各表示バッファ１０に格納される。

従って、所望のクロスレンジ分解能を得るための１目標
相当の観測時間で各目標の情報が得られ、切替スイッチ
１１を操作することにより、所望の目標の情報をデイス
プレィ１２上に写し出すことができる。

このように、ディジタルビームフォーミングアンテナ３
０を用いて所望の目標数相当の受信ビームを形成して複
数の目標からのエコー信号を同時に受信し、各信号処理
手段２０で逆合成開口レーダの処理を同時に行うことに
より、ビーム本数に相当する数の目標を１目標の場合と
同等の時間で観測でき、分解能を低下させることなく、
多くの目標を観測できる。

なお、上記実施例では、切替スイッチ１１でデイスプレ
ィ１２に表示する画像を選択するようにしたが、各信号
処理手段２０毎にデイスプレィ１２を設けるようにして
も良い。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、受信手段に、複数の
アンテナ素子を介して受信したエコー信号をそれぞれＡ
／Ｄ変換してディジタル処理することにより同時に異な
る方向を指向する複数の受信ビームを形成可能なディジ
タルビームフォーミングアンテナを用いて、その各出力
毎に信号処理手段を設けるとともに、所定の送受信タイ
ミングに従って送信手段とディジタルビームフォーミン
グアンテナにおける送受信ビームの方向及びそのタイミ
ングを制御する送受信ビーム制御手段を備えたので、分
解能を低下させることなく、多くの目標を観測できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図は実
施例におけるディジタルビームフォーミングアンテナの
動作説明図、第３図（ａｌ〜（ｅ）は実施例に、おける
送受信タイミングを示すタイミングチャート、第４図は
従来の逆合成開口レーダ装置の構成図、第５図はレーダ
装置と目標の位置関係を説明する説明図である。 １は送信機、５はパルス圧縮部、６はメモリ、７は目標
動揺補償部、８はレンジ・ドツプラートラフカー　９は
クロスレンジ圧縮部、１０は表示バッファ、１１は切替
スイッチ、１２はデイスプレィ、１３はアンテナ素子、
１４は受信機、１５はＡ／Ｄ変換器、１６はディジタル
ビーム形成部、１７は送信アンテナ、１８は送受信ビー
ムコントローラ（送受信ビーム制御手段）、２０は信号
処理手段、３０はディジタルビームフォーミングアンテ
ナ（受信手段）、４０は送信手段。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人　　大　　岩　　増　　ａ（ほか２名）財敵３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 移動する観測対象に向けて電波を送信する送信手段と、
   観測対象に当たって戻ってくるエコー信号を受信する受
   信手段と、受信したエコー信号を処理して観測対象の情
   報を得る信号処理手段を備えた逆合成開口レーダ装置に
   おいて、上記受信手段に、複数のアンテナ素子を介して
   受信したエコー信号をそれぞれＡ／Ｄ変換してディジタ
   ル処理することにより同時に異なる方向を指向する複数
   の受信ビームを形成可能なディジタルビームフォーミン
   グアンテナを用いて、その各出力毎に上記信号処理手段
   を設けるとともに、所定の送受信タイミングに従って上
   記送信手段とディジタルビームフォーミングアンテナに
   おける送受信ビームの方向及びそのタイミングを制御す
   る送受信ビーム制御手段を備えたことを特徴とする逆合
   成開口レーダ装置。