JPH04220582A - ポリスタティック相関レーダ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に高い分解能の角度
的位置および距離ゲート測定を行うための標準レーダ技
術と組合せられたラジオメータ相関技術に関するもので
あり、特に自動車衝突回避レーダ、巡航制御レーダおよ
び自主可動ロボットシステムに利用される近接したター
ゲットに対する対象の角度的位置、距離、並びに半径速
度と接線速度測定に有効であるポリスタティック交差相
関レーダ技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に通常のレーダ装置は、発振器によ
って発生された電磁放射線を放射する送信アンテナと、
受信アンテナと、エネルギ検出受信機とを具備している
。受信機はレーダ信号がターゲットの存在を検出し識別
し、受信機に関するその位置および半径速度を決定する
ように処理される信号処理ユニットに受信されたレーダ
信号を供給する。距離はレーダ信号がターゲットに進み
、反射するのに要した時間を測定することによって決定
されることができる。ターゲットの方向または角度的位
置は受信されたレーダ信号の到達方向によって決定され
る。方向的な情報は通常狭いアンテナビームにより得ら
れ、受信機に関するターゲットの半径速度は、一般にド
ップラー効果として知られているターゲットから反射さ
れたレーダ信号のキャリア周波数におけるシフトを検出
することによって測定されることができる。連続波形は
ドップラー周波数シフトを利用することによって使用さ
れることができ、連続波形の周波数または位相変調は受
信されたレーダ信号から距離測定を可能にする。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】最近のレーダは典型的
にモノスタティックレーダとして知られる、送信および
受信の両者に対して共通のアンテナを使用する。バイス
タティックレーダは送信および受信アンテナが所定の距
離だけ分離されたものである。初期の実験的なレーダシ
ステムにおいて、これはＣＷ波干渉レーダとして知られ
ている。このような初期の実験的なレーダシステムは連
続波形（ＣＷ）レーダ信号を使用し、送信機から直接受
信された信号とターゲットによって反射されるドップラ
ー周波数シフト信号との間に生じた干渉の検出に依存し
ていた。

【０００４】いくつかの分離した受信機が１つの信号送
信機と共に使用された場合、レーダシステムはマルチス
タティックまたはポリスタティックレーダとして呼ばれ
ている。バイスタティックまたはポリスタティックレー
ダの基本的特徴は送信機から放射された信号がターゲッ
トを含む散乱されたパスから受信機に到達し、また送信
機からの直接パスにおいて受信機と直接相関することで
ある。送信された信号の情報は散乱された信号から情報
を抽出させる。したがって、送信された周波数からドッ
プラー周波数シフトおよび位相または時間シフトも決定
される。バイスタティックレーダはパルス変調または連
続波形エネルギのいずれかにより動作されることができ
るが、連続波レーダは送信機と受信機との間を著しく離
すことが必要である。それは送信機と受信機との間の固
有の分離のためにバイスタティックまたはポリスタティ
ックレーダにおいて達成することができる。

【０００５】連続波レーダはまたタイミングマークがＣ
Ｗキャリアに与えられ、送信時間および復帰時間が認識
させられた場合に距離を決定するために使用されること
ができる。このようなタイミングマークは、送信および
復帰伝送時間を認識できるようにＣＷキャリアに適用さ
れる。このようなタイミングマークは送信されたキャリ
アを識別するために自由に使用されることができる。広
いスペクトルまたはレーダおよびタイミング情報を提供
する広範囲に使用される技術はキャリアの周波数変調（
ＦＭ−ＣＷ）である。

【０００６】受信されたレーダ信号から情報を得るため
の別の通常のレーダ技術は距離ゲートの処理である。各
距離ゲートは空間における信号の進んだ距離に対応した
時間の異なる範囲に対応する受信信号をサンプルするの
に十分に長さで連続的に開かれる。

【０００７】受信機パスバンクの帯域幅が受信された信
号エネルギのものに比較して広い場合、外部の雑音が導
入され、受信された信号の信号対雑音比を減少する。受
信機の帯域幅が受信された信号の帯域幅より狭い場合、
雑音エネルギは減少するが、それと共に受信された信号
エネルギのかなりの部分も減少される。これもまた信号
対雑音比を減少する。整合されたフィルタは出力ピーク
信号対平均雑音比を最大にするように機能する。整合さ
れたフィルタ受信機は同じ動作を行なう交差相関受信機
によって置換されることができる。交差相関受信機にお
いて、入力信号は送信された信号の遅延されたレプリカ
と乗算され、その積は信号の積分を行うようにローパス
フィルタを通される。近接したターゲットの接線速度測
定だけでなく、高い分解能の位置および距離並びに半径
速度測定を可能にするようにこのようなレーダ技術を組
合せることが望ましい。本発明はこの必要性を満足させ
るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は近接した範囲で
対象を検出し位置決定するポリスタティック相関レーダ
を提供する。複数のレーダ受信機は１つ以上のレーダ信
号送信機からの対象から反射された信号を受信する。複
数の受信機から受信された信号は、近接したターゲット
の角度的な位置、距離および半径速度測定、並びに接線
速度測定の高い分解能を与えるために交差相関される。 本発明のポリスタティック相関レーダは、例えば完全動
作衝突回避／軽減レーダシステムを構成するために使用
されることができる。そのシステムは高い距離および速
度分解能を実現し、故障警告を最小にするためにポリス
タティックレーダフロントエンドを使用する。

【０００９】簡単に述べると、一般に本発明によるポリ
スタティック相関レーダは、レーダ信号を送信する少な
くとも１つの手段と、受信された信号を距離ゲートする
手段を具備した複数の受信機と、受信機によって受信さ
れたレーダ信号を交差相関する手段と、対象の角度的位
置および半径距離を決定する信号処理手段とを具備して
いる。好ましい実施例において、受信機はまたドップラ
ー処理手段を具備し、信号処理手段はターゲットの接線
速度を決定する手段を具備している。

【００１０】本発明の別の観点および利点は、以下の詳
細な説明および特徴を例示した添付図面から明らかにな
るであろう。

【００１１】

【実施例】説明のために図面に示されているように、本
発明はポリスタティック相関レーダによって対象を検出
し位置する装置および方法において実現されている。検
出される対象は電磁波にさらされ、その電磁波は対象か
ら受信機から対象までの距離を決定する手段を具備した
複数の受信機に反射される。狭いビーム応答により角度
的位置を得るために全受信機間に補正信号を供給するよ
うに受信機によって受信されたレーダ信号を形成する相
関ビームを生成する手段が設けられる。信号処理ユニッ
トはターゲットの角度的位置および半径距離を決定し、
好ましい実施例においてターゲットの接線速度を決定す
るために補正されたビーム出力を受信する。好ましい実
施例において、ドップラー処理手段もまた半径速度を決
定するために設けられている。好ましい実施例では、相
関ビーム形成は各受信機から受信された信号の位相を補
正し、全素子間における補正信号の交差相関積を決定し
、補正された交差相関ビーム出力を供給するように交差
相関積を加算することによって行われる。別の信号処理
技術は、ターゲットの検出および位置決定の改良のため
にレーダ信号を送信するとき、および交差相関ビーム出
力に関して任意に使用されてもよい。

【００１２】したがって、本発明によるとレーダ信号を
送信する少なくとも１つの手段と、受信機からの対象の
距離を決定するために受信されたレーダ信号を距離ゲー
トするために送信されたレーダ信号と同期される手段を
含む複数のレーダ信号受信機と、全受信機から補正され
た受信レーダ信号を供給するために各受信機間で複数の
受信機の各々により受信されたレーダ信号を交差相関す
る手段と、受信機からの対象の角度的位置および半径距
離を決定するためにレーダ信号を交差相関する手段と電
気的に通信している信号処理手段とを具備している、対
象を検出し位置するためのポリスタティック相関レーダ
装置が提供される。

【００１３】本発明はまたレーダ信号を送信し、複数の
受信機で対象から反射されたレーダ信号を受信してこの
受信されたレーダ信号をそれぞれ距離ゲートするために
送信されたレーダ信号と同期し、この対象の角度的位置
および距離を決定するために各受信機間の受信機信号出
力と信号出力とを交差相関するステップを含んでいる対
象を検出し位置するポリスタティックレーダを相関する
方法を提供する。

【００１４】図面に示されているように、ポリスタティ
ック相関レーダ１０は送信アンテナ１２を備えた１つ以
上の送信機と、送信アンテナによる送信用の主発振器か
ら受信されたレーダ信号を増幅する送信増幅機１４およ
びクロック１６とを具備している。通常のレーダ送信周
波数が使用されてもよいが、１つの好ましいレーダ搬送
波は１ｃｍ乃至１ｍｍの波長および３０ＧＨｚ乃至３０
０　ＧＨｚの周波数を有する電磁波である。ミリメータ
波は大きい帯域幅を有する場合、および短い特性波長を
有する場合に有効であり、アンテナ寸法を小さくするこ
とができる。さらに、このスペクトル領域は広く使用さ
れていない。これはレーダシステム間の相互干渉の可能
性を減少する。大気中におけるミリメータ波の減衰はま
たレーダシステム間の相互干渉の可能性を最小にするの
に有効である。その代りとして、制限された範囲の動作
において有効であるソナー用の音波のような、電磁エネ
ルギ以外の形態およびスペクトルが使用されてもよい。

【００１５】ターゲットから反射された波エネルギは、
受信機アンテナ２０ａ，２０ｂ　，２０ｃ　、増幅器２
２ａ　，２２ｂ　，２２ｃ　および距離ゲート回路２４
ａ　，２４ｂ　，２４ｃ　をそれぞれ含んでいる複数の
レーダ受信機１８ａ　，１８ｂ　，１８ｃ　によって受
信される。ドップラー信号処理回路２６ａ　，２６ｂ　
，２６ｃ　はまた受信機に関する半径速度を決定するた
めに設けられてもよい。距離ゲートのために受信された
信号と送信信号を比較するために、主発振器およびクロ
ックはライン２８を介して距離ゲート回路と、またライ
ン３０を介してドップラー処理回路と電気的に接続され
ている。

【００１６】交差相関ビーム形成回路３２は、受信され
たレーダ信号を集束して視界中の対象のマップを生成す
るために受信機の出力を受信し、典型的にデジタル処理
ユニットとして設けられている。交差相関ビーム形成回
路３２の機能は図２に示されており、以下説明される。 交差相関ユニット３２からの交差相関ビーム出力によっ
て限定されたマップは、全体トラッキング、識別および
対象に関する故障警告の決定のために信号処理ユニット
３４によって受信される。信号処理ユニット３４は視界
において対象の完全な２または３次元マップを形成する
ことができ、距離、角度位置、半径速度、接線速度およ
びレーダ断面情報を含んでいる。信号コードは識別のた
めに送信機によって使用されてもよく、信号処理ユニッ
トによっても認識されることができる。

【００１７】図２を参照すると、ターゲット３６はレー
ダ信号受信機によって受信される反射されたレーダビー
ム３８ａ　，３８ｂ　，３８ｃ　の形態の波エネルギを
散乱する。本発明の好ましいモードにおいて多数のレー
ダ受信機の出力は狭いビーム応答を得るために交差相関
される。この相関ビーム形成処理は分解能が所望される
各角度に対して行われる。交差相関ビーム形成処理は、
２または３次元のいずれかの所望の焦点に基づいて各受
信機から受信された信号の位相を補正するステップから
なる。さらに、受信された信号の振幅が補正される。受
信された信号の位相および振幅は位相補正ユニット４０
ａ　，４０ｂ　，４０ｃ　において補正される。位相補
正ユニットからの出力はライン４２により示されるよう
に全受信機位相補正ユニットにおいて交差相関され、各
位相補正ユニット間の全ての交差相関積を加算するため
に加算器４４に導かれる。

【００１８】焦点データの最初の補正の結果として、こ
の処理は完全に一般的に行われ、遠いフィールドおよび
近いフィールドの両動作に適用可能である。レーダシス
テムが距離速度を決定するためにドップラー処理を行っ
た場合、交差相関ビーム形成処理はドップラー処理後に
行われなければならない。多数の受信機を使用すること
により、任意の所定のターゲットに対する種々の角度か
ら多数の距離速度測定値が生成される。信号処理ユニッ
トにおけるベクトル代数の適用により対象に対する接線
速度、したがって全体の速度ベクトルの評価が行われる
。接線速度評価の正確さは、いくつかの半径速度測定間
の角度が距離の増加と共に減少するため距離の増加に伴
い劣化する。したがって、この決定は近接したターゲッ
トに関して非常に正確である。同様に、各受信機に関す
る改良された半径速度分解能は接線速度評価全体を改良
する。

【００１９】レーダシステムの送信機はまた付加的な走
査能力を提供することができることを理解すべきである
。相関ビーム形成処理は典型的に大きい格子ローブを生
成する。方向性送信ビームは、送信カバレージ内におい
て交差相関ビーム形成ユニットによって走査される１つ
のローブ（典型的に中心ローブ）を除いた全てを遮断ま
たは消去するために使用される。しかしながら、送信ビ
ームが別の相関ローブを選択するために使用された場合
、この交互のカバレージは中心ローブの代わりに走査さ
れる。したがって、送信機の複雑性を少し増加させるだ
けでサイド合計カバレージが実現可能である。

【００２０】送信ビーム走査はいくつかの手段のいずれ
によってでも行われ得る。別の形態の走査も使用される
ことができるが、走査は周波数走査およびバトラーマト
リクスビーム形成を含むことができる。周波数走査は、
レーダシステムの送信および受信部分によって共有され
る単一の進行波アンテナおよび電圧制御局部発振器だけ
を必要とする。バトラーマトリクス方法はハードウェア
を複雑にするが、別の送信カバレージを選択するために
供給部分を変化するだけですむ。

【００２１】上記において、本発明のポリスタティック
相関レーダは狭いビーム応答を得る際に、またターゲッ
トに関する角度的位置、距離および半径速度情報だけで
なく接線速度情報もまた提供することができる近距離レ
ーダシステムを形成するために改良された分解能を提供
することにおいて有効である。

【００２２】本発明の特定の実施例が説明され示されて
いるが、当業者の能力内において、また本発明の機能を
試験することなく種々の修正および構成が容易に行われ
ることは明らかである。

【００２３】したがって、本発明の形態、詳細および使
用の種々の変化が本発明の技術的範囲を逸脱することな
く行われることが理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ポリスタティック相関レーダシステムの概略的
なブロック図。

【図２】受信されたレーダ信号を交差相関する工程を示
す概略的なブロック図。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レーダ信号を送信する少なくとも１つ
   の手段を含む、対象を検出して位置を決定するポリスタ
   ティック相関レーダ装置において、受信機からの前記対
   象の距離を決定するために受信レーダ信号を距離ゲート
   する受信信号と送信レーダ信号を相関する手段を具備し
   た複数のレーダ信号受信機と、前記受信機の全てから補
   正された受信レーダ信号を供給するように前記受信機の
   それぞれと前記複数の受信機のそれぞれによって受信さ
   れたレーダ信号を交差相関する手段と、前記受信機から
   の前記対象の角度的な位置および半径距離を決定するた
   めに前記レーダ信号を前記交差相関する手段と電気的に
   結合されている信号処理手段とを具備していることを特
   徴とするポリスタティック相関レーダ装置。
2. 【請求項２】　　前記交差相関する手段は前記受信機の
   それぞれから受信された信号の位相を補正する手段と、
   全受信機間において補正信号の交差相関積を決定する手
   段と、補正された受信信号を供給するように前記交差相
   関積を加算する手段とを具備し、それによって前記ポリ
   スタティック相関レーダ装置が狭いビーム応答により角
   度的な位置を決定するようにエネーブルされる請求項１
   記載の装置。
3. 【請求項３】　　前記レーダ受信機はそれぞれ受信機信
   号のドップラー周波数シフトを決定する手段を具備して
   いる請求項１記載の装置。
4. 【請求項４】　　前記信号処理手段は前記受信機に関す
   る対象の接線速度を決定する手段を具備している請求項
   １記載の装置。
5. 【請求項５】　　前記レーダ信号を送信する手段は前記
   送信されたレーダ信号の周波数を走査する手段を具備し
   ている請求項１記載の装置。