JPH0275984A - 受動式レーダー装置 - 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］ 本発明は受動式レーダー装置、特に自らは電波を発射せ
ず、他の電波源からの直接波と物体、すなわち物標から
の反射波とを受信して物ｈＭ　ｆ＆を表示する受動式レ
ーダー装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来のレーダーは、第９図に示すように送信機１からパ
ルスを発生し、サーキュレータの如き送受切換回路２を
介して、これをパラボラアンテナ３へ印加してパルス電
波として一定方向に集中して発射する。こうして発射し
た−に波が物標に当ってその反射波がアンテナ３へ戻っ
てくるのを捕えて、送受切換回路２を今度は受信側に切
換えて受信ｎ４へ送り、増幅後、ＰＰＩ表示装置などの
指示器５上に物標を表示している。同図において、同期
回路６は指示器５と送信ａ１などとの同期をとっている
。

このように従来のレーダーにおいては、パルス電波をア
ンテナ３から発射して、その電波が物標で反射して戻っ
てくるまでの時間が物標までの距離に比的するので、こ
の時間を指示器５上に表示しＦＪｌｉｌｌｌｌすること
によって物標までの距離を測定する訳である。物標の方
位を測定するためにはパラボラアンテナ３の指向性を利
用し、該アンテナが正しく物標方向に向いたとき最も強
い反射波が受信できるようになっている。なお、図示し
ないが、上記アンテナは必要な角度にわたって回転は箔
により、回転できるようになっている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記したように、従来技術によるレーダーは、自ら送信
ａ１で発生したパルスをアンテナ３からパルス電波とし
て発射し、物標からの反射波を受信して表示する技術的
概念から抜は出るものでなかった。したがって、電波を
発射ずろ以上は、電波管理法の制約から逃れることはで
きないので、関連の免許を持たない人達はレーダーを利
用することはできなかった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、従来技術によるレーダーにおける既成概念、
すなわちレーダーというものはアンテナから電波を発射
しなければならないという一般概念を打破して、電波を
自ら発射せずに他の電波発射源からの電波を利用して物
標を指示手段上に表示できる受動式レーダー装置を提供
することを目的としている。。

このため本発明においては、Ｐｌえば放送衛星を用いた
衛星放送における電波を利用して、少なくとも２つの受
信用アンテナを介して前記放送衛星からの直接の放送電
波を受イ３すると共に、観測しようとする物標から反射
した上記放送電波の反射波とを利用して所望の物標を表
示装置上に表示するという、新規な着想に基く構成にし
ている。

第１図は本発明による受動式レーダー装置の基本構成を
示す０図中、１０は第１のアンテナ、１１は第２の指向
性アンテナ、１２は復調手段であって第１のアンテナ１
０および第２のアンテナ１１で受信した受＜Ｒ信号を復
調するもの、１３は利得算出部であって、電波源の方位
債報および第２の指向性アンテナ１１からの出力信号に
もとづいて利得を算出し、それに対応する利得信号を発
生ずるもの、１４は表示装置であって、種々の信号にも
とづいて、最終的に物標像の表示を行なうものである。

第１のアンテナ１０は例えば放送衛星などからのＩＲｉ
　ｆｌ、、放送電波を直接受信するアンテナであり、第
２の指向性アンテナ１１は観測しようとする物標からの
上記放送電波の反射波を受信するアンテナである。

［作用］ 本発明による受動式レーダー装置の原理と作用を第２図
を参照して説明する。同図において、Ｓはｆｆｉ星テレ
ビなどの放送１！？７星（静止ｆｑｉ星）、′Ｉ゛は測
定ずべき対象物、すなわち物標、０は観測点を示す。

放送衛星Ｓから中継発射される電波を直接受信して［ｌ
１ａＩする観測点Ｏにおいて、上記１ｍ星Ｓに対する仰
角をθとする。物標Ｔに当って反射される反射波をも受
ける観測点Ｏの！１ＩＩＪＦ５との距階をｄとし、前記
ＩＱｉ星Ｓの位置から垂直に下した点と前記観測点Ｏと
の間の距離をＤとする。

また、前記２つの距＠ｄとＤとを結ぶ角度をφとする。

なお、Ｌ、　Ｌ’は０点、Ｔ点とＳとの距離をそれぞれ
示す。

１！１１星Ｓから１１ａＩ１１点Ｏまでの直接波の伝播
時間τｓｏは、Ｃを光速として一ト記のようになる。

τ　　　　　　＝　− Ｏ Ｓから発射され物標Ｔで反射してＯに至る反射波の伝１
ｉｆｆ時間τ　　は 　Ｑ ビ＋ｄ τ′−□ 　Ｏ で表わされる。ここでｌ、＞＞ｄとすれば、（じ−Ｌ）
＋　ｄ となる、したがって、！１ＩＩＪ標′ｒの位置と観測点
０の距離ｄは Ｃ（τ′　　−τ　　） ｓｏ　　　　　　　ｓ。

ｄ＝□・・・・・・　（１） １−Ｃｏｓθ・Ｃｏｓφ で表わされる。

したがって、τ／　　−τ　　＝τの時間遅れｓｏ　　
　　　　　ｓ。

を人定して観測点Ｏで受信した直接波に対応する信号と
、物標からの反射波に対応する信号との相関は、下記の
ようになる。

τ＝−（’１−Ｃｏ５θ、　Ｃｏｓφ）・・・・・・（
２）（２）式において、τ＝一定、ｄ　／　ｃ　＝一定
、Ｃｏｓθ＝一定であるから観測点０において所定の仰
角θでｉ＋ｌｉ星Ｓが位置している場合に、観測方位φ
が決まればｄが決まり、したがって観測平面上の観測点
０において物標゛ｒからの反射波から物標の位置が知り
うる。但し、反射波を受ｆハする方のアンテナは充分に
指向性の高いアンテナを用いることが望ましい。

第３図は仰角θ＝３０度の放送１りｉ星からの電波を１
μｓｅｃ時間ごとの遅延をもって反射してくる物標の位
置関係を表わした一例を示ず、ＩｔＱ測点Ｏが放送ＩＲ
ｉ星Ｓの真下（仰角θ＝９０度）では電波特性は円形に
なるが遠くに隔たるにつれて特性曲線は楕円形になり、
物標の位置関係は楕円曲線上に存在することが判る。

［実施例］ 第４図は、静止衛星からのｉＱｉ星Ｔ、Ｖ放送波を利用
して物標を表示する本発明による受動式レーダー装置の
具体的な第１の実施例を示す。

同図において、２０は、放送１ｆｉ星（図示せず）から
の直接波を受信する第１のアンテナ、２１は第２のアン
テナ、すなわちパラボラアンテナであって前記ｆｌ星か
ら発射された電波が物標から反射してくる反射波を捕え
るもの、２２は第１の受信機、２３は第２の受信機、２
４は同期装置、２５はＰＰＩなとの表示装置、２６は掃
引信号発生器、２７は利得算出部（演算装置）、２８は
パラボラアンテナを駆動する駆動機棺、２９は観測方位
制御部をそれぞれ示す。

動作においては、放送衛星からのＴ、Ｖ電波の直接波が
第１のアンテナ２０で受信され、第１の受信機２２へ送
られるが受信信号中のビデオ信号の水平または垂直同期
信号がパルスとして検出される。その際、受信機内でそ
れらの検出されたパルスが蓄積され、全体として比較的
大なるピーク値を有するパルスを発生ずる。このパルス
が表示装置の掃引起点となる。

一方、ｅ７６からの反射波を受信した第２のアンテナ２
１の°受信信号中の水平または垂直同期信号が第２の受
信１２３内で検波され、検波された信号が表示装ｒｔ１
．２５に対する輝度信号として用いられる。しかしなが
ら、前記反射波は第２のアンテナとしてのパラボラアン
テナの指向性にしたがって、観測線上の物標がら反射し
てくるため、観測点０（第２図）からの距離に比例した
時間遅れがある。したがって表示装置２５の走査を中心
から一定速度で半径方向に行なえば地理上の位置を縮小
したモードが表示が行なわれることになる。

ただし、縮尺の程度は観測方向と放送衛星の方向との相
対的な位置関係で特性が第３図に示したように変化する
ため、掃引のための利得が必要となる。このため、観測
方位制御部２つからの信号と電波源の方位データとを演
算装置２７へ与え、掃引振幅制御信号を発生し、これを
挿引信号発生器２６へ与え利得が補正された博引信号を
発生して表示装置２５へ与えている。

この実施が］では、同期信号め検波（復調）自体が相関
礪能を果しており、「待ち受は形」の相関の一種と見な
せる。したがって「待ち受は形」の相関形式であるので
、最後の掃引）・リガーから現時点までの時間が相関遅
れ自体となる。

第５図はフユーズド・アレイアンテナを使用した本発明
による、第２の実施例としての受動式レーダー装置を示
す、この実施例においては、無指向性に近い特性を有す
る個々のアンテナ・エレメントが所定の幾何学的に配置
されたフユーズドアレイアンテナ３０が用いられている
。

すなわち、同一の各アンテナ・エレメント１゜２．３．
・・・・・・ｎの出力を遅延手段を用いた指向性の強い
アンテナと等価な樋能を持たせるようにしている。この
アンテナの利点は幾何学的方向制御手段が基本的に不要
となり、遅延手段の数を増加することで異なる方位の信
号をこのフユーズド・アレイアンテナ３０で受信可能で
ある。したがって、移動する物標からの反射波を受信す
るのに、高いで８顆性を持たせることができる。この実
施例では放送ｆＱｉ星の追跡が追跡制御部によりうまく
行なえるので、表示位置の補正が容易である利点がある
。

図中、３１は第１の遅延手段群、３２は第２の遅延手段
群、３３は第１の加算器、３４は第２の加算器、２７°
は利得制御部、３６は追跡制御部、３１は相関器（また
は検波器）、３５は表示装置用の走査部を示す、第１お
よび第２の受信機その他、第４図と同じ参考番号を有す
る枯成要索は同じものを示す。

この実施例のレーダー装置の動作の原理は、第１［２１
まなは第４図と類似であるのでごく訂単に動作を述べる
にとどめる。フユーズド・アレイアンテナ３０を構成す
るアンテナエレメント１．２，３・・・・・・ｎからの
直接波および反射波に対応するアンブナ出力を、第１お
よび第２の遅延子Ｆｌ￥３１．：＋２でそれぞれ遅延し
て第１および第２の加算器３３．３４でそれぞれ加算し
、第１および第２の受（＠ｇ１２２，２３に印加する。

両受化機からの信号出力は相関器３１で相関がとられ（
検波器であれば検波）、挿引トリガーおよび輝度信号と
して出力される。観測方位制御部２つおよび利得制御部
２７゛からの方位信号、利得信号にもとづいて走査部３
５を制御して表示装置２５上に物標を表示する。

第６図はスペクトラム拡散通信技術を応用したＧ　Ｐ　
Ｓ　（Ｇｌｏｂａｌ　ＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔ
ｅｉ）システムのＧＰＳ信号を電波源として利用した場
合の本発明による受動式レーダー装置の部分構成を示す
。

ＧＰＳシステムは、利用者側が電波を発射しない受動的
１ｍ星航法であり、地球をとり囲いて航行している人工
衛星からの信号を受信し、受信点の位置と速度（受信点
が移動している場合には）とを測定するものである。該
ＧＰＳシステムのＣ／Ａコードは、１，０２３ビツト長
の、３２８ｉ類の異なるＰＮコード（Ｐｓｅｎｄｏ　Ｎ
ｏ１ｓｅ　：７−ド）が準備され、それぞれの衛星に割
り当てられ、１ミリ秒毎に同じコードが反復して、絶え
ず送信されてくるようになっている。

この実施例では、衛星からの上記ＰＮコードを受信して
、物標を表示装置（但し第６図では省略しである）上に
表示するものである。　１！？ｉ星からの直接波を第１
のアンテナ２０°で受は第１のＧＰＳ受信ｖ１２２°へ
入力する。一方、１ｍ星から送信され、物標で反射され
た反射波を第２のアンテナ２１°（回転バラボアアンテ
ナ）で受信し、それを第２の受信機２３°へ入力する。

なお、再受信ｆｉ２２°、２３°は発振器２５°からの
発信出力で同期がとられている。ＰＮコード発生器２６
゛から発生した局部ＰＮコードにより第１のＧＰＳ受信
撮２２゛へり、えることによって受信Ｂ１２２°が第１
のアンテナ２０゛で受信したＰＮコードとの同期をとっ
てボジショニングを行ない掃引トリガー信号を発生する
。また、第２の受信ａ２３゜からの反射波ＰＮコードは
相関器（マツチドフィルタ）２４゛内で局部ＰＮコード
とのＰＮフレームタイミング検出が行ないマツチドパル
スを発生し、これを輝度信号として用いる。

なお、スペクトラム拡散通信技術において、マツチドフ
ィルタとしてＣＣＤ相関器、ディジタル相関器（ＤＳＰ
）、ＳＡＷマツチドフィルタ等が用いられていることは
、当業者には周知のことである。また、本発明の実施例
においてはマツチドフィルタ２４゛のＰＮコードがＰＮ
コード列指定命令で変えられるように図示しているが単
一のコードを固定的に用いてもよいことは言うまでもな
い。

第７図は本発明による受動式レーダー装置の別の実施例
を示す、この実施例においては、第１の受信機２２°内
で衛星からの直接波検波用の第１のクロックＣＬＫＩと
僅かにずれた第２のクロックＣＬＫ２により、ＰＮコー
ドより時間的にずれたＰＮＬＥＦを、第２のＰＮコード
発生器から発生し加算器４３．４１１を介して第２のア
ンテナ２１゛で受信した反射波の検波に利用する構成と
なっている。

同図において、４８はバンドパスフィルタ、４９は色絡
線検波器、４５は掃引開始制御部であって表示装置制御
部４７からの掃引振幅値と設定値とを比較器４６で比較
した結果のイニシャライズ・リクエスト信号Ｒで掃引開
始タイミング信号を発生している。

第８図は本発明による受動式レーダー装置の更に別の実
施代１を示す、この実施例ではフユーズド・アレイアン
プ９″システムで受信した衛星からの直接波および反射
波に対し、同期制御回路、電圧制御発振器ＶＣＯ，ＰＮ
コード発生器ＰＮＧからなるＰＮコード同期制御ループ
１においてＰＮＲｅｆ信号の遅れ量をコンピュータシス
テムで制御するように構成したものである。

この実施例においては、ＰＮコードの遅延が任意に制御
できるので、観測点を自由に選択できる。また、コンピ
ュータシステムを用いて表示装置のラスタースキャン（
走査）が行なえるので、従来のＰＰＩ表示方水力ような
円形のものでなく、矩形のＣＲＴを用いて矩形のラスク
スキャンが行なえる。

［発明の効果］ 以上、本発明の実施例について述べてきたが、本発明の
受動式レーダー装置は、臼ら電波を発射せずに放送照星
、航法用ｉｆｉ星、その他の電波源からの電波を利用し
て表示装置上に物標を表示することができる。

放送用静止妬星などから中継的に発射される、例えばＴ
、Ｖ電波信号は画像同期のための水平、垂直同期信号が
含まれている上に、地上から見たｔｆｊ　Ｍの位置が一
定しているので電波源として利用しやすく、また本発明
に適している。すなわち、従来のレーダーは回転パラボ
ラアンテナから電波を発射し、単発的な反射パルス波を
受信するものであるが、本発明の受動式レーダーは、放
送衛星などから発射される１、Ｖ電波中の多数のｉ！！
続した水平または垂直同期パルスを捕えることができる
ので受信した該同期パルスを累積的に加えてゆくことに
よって利用可能なパルス振幅にすることが可能となる。

また、衛星航法システムとしてのＧ　Ｐ　Ｓにおいて衛
星群から発射される各拡散スペクトラム電波は１．２〜
１．６ＧＨ２の中心周波数であり、各ＰＮコードおよび
各航行経路は予め知られているのでこれらも利用しやす
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による受動式レーダー装置の基本構成図
、第２図は本発明による受動式レーダー装置の原理作用
図、第３図は観測点からみて仰角３０度にあるＩＲ１星
から発射される電波が物標に反射してｆｊｌＪ測点に至
る場合の反射特性図、第４図はＩｆｉ星テレビ放送電波
源を利用した第１の実施例、第５図は本発明による第２
の実施例、第６図は本発明による第３の実施例、第７図
は本発明による第４の実施が１、第８図は本発明による
第５の実施例、および第９図は従来技術によるレーダー
の基本構成図、をそれぞれ示す。 図中、１０は第１のアンテナ、１１は第２のアンテナ、
１２は復調手段、１３は利得算出部、１４は表示部、を
それぞれ示す。 第９図　（従来技術） ＼　　　　　　／ 第１図 第４図 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）自らは電波を発射せず、他の特定電波源から発射さ
   れる電波の直接波を受信する第１のアンテナ手段と、前
   記電波源からの電波が観測しようとする物標に当り反射
   してくる反射波を選択的に受信する第２のアンテナ手段
   と、前記第１および第２のアンテナ手段で受信した受信
   信号を復調する復調手段と、前記電波源の方位にしたが
   つて利得を算出する利得算出部と、および表示手段とを
   備え、前記復調手段を介して復調された少なくとも２種
   類の復調信号から輝度信号および掃引トリガー信号を生
   成し、前記利得算出部によつて特定方向からの反射波の
   利得を補正しながら前記表示手段上に前記反射波による
   物標像を表示することを特徴とする受動式レーダー装置
   。 ２）特許請求の範囲第１項記載のレーダー装置において
   、前記復調手段は前記受信信号を検波する検波装置であ
   ることを特徴とする受動式レーダー装置。 ３）特許請求の範囲第１項記載のレーダー装置において
   、前記復調手段は相関器（マッチドフィルタ）であるこ
   とを特徴とする受動式レーダー装置。 ４）特許請求の範囲第１項記載のレーダー装置において
   、前記電波源は放送用静止衛星であることを特徴とする
   受動式レーダー装置。 ５）特許請求の範囲第１項記載のレーダー装置において
   、前記電波源は衛星航法（ＧＰＳ）用の複数の人工衛星
   であることを特徴とする受動式レーダー装置。 ６）特許請求の範囲第１項記載のレーダー装置において
   、前記第１および第２のアンテナ手段は多数のアンテナ
   エレメントからなる１組のフエーズドアレイアンテナで
   構成されていることを特徴とする受動式レーダー装置。