JPH05215843A - ヘリコプターの観測・識別装置 - Google Patents
ヘリコプターの観測・識別装置Info
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- JPH05215843A JPH05215843A JP4274328A JP27432892A JPH05215843A JP H05215843 A JPH05215843 A JP H05215843A JP 4274328 A JP4274328 A JP 4274328A JP 27432892 A JP27432892 A JP 27432892A JP H05215843 A JPH05215843 A JP H05215843A
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- G01S13/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
- G01S13/34—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
- G01S13/343—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal using sawtooth modulation
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 一般のドップラーレーダが整流過程でヘリコ
プタータイプに関する情報を失う欠点を救済し、個別の
羽根フラッシュのドップラースペクトルを決定し、回転
羽根の奇数か偶数の判定を行うことを目的とする。 【構成】 送信機手段１、アンテナ手段２、および受信
機手段３を備えるＦＭ−ＣＷレーダー装置によりヘリコ
プターの観測と識別を行う装置であって、ヘリコプター
からレーダー装置までのレンジと回転子の対称特性を決
定するために、回転羽根により生起された羽根フラッシ
ュがＡ／Ｄコンバータ４によりディジタル化され、かつ
フーリエ分析手段５とプロセッサ６により処理される。
これらの対称特性は羽根フラッシュ繰り返し周波数と共
に、ヘリコプタータイプの実質的に明確な表示を与え
る。
プタータイプに関する情報を失う欠点を救済し、個別の
羽根フラッシュのドップラースペクトルを決定し、回転
羽根の奇数か偶数の判定を行うことを目的とする。 【構成】 送信機手段１、アンテナ手段２、および受信
機手段３を備えるＦＭ−ＣＷレーダー装置によりヘリコ
プターの観測と識別を行う装置であって、ヘリコプター
からレーダー装置までのレンジと回転子の対称特性を決
定するために、回転羽根により生起された羽根フラッシ
ュがＡ／Ｄコンバータ４によりディジタル化され、かつ
フーリエ分析手段５とプロセッサ６により処理される。
これらの対称特性は羽根フラッシュ繰り返し周波数と共
に、ヘリコプタータイプの実質的に明確な表示を与え
る。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、ドップラーレーダ装置に関連
し、該装置はヘリコプター回転羽根により生起した羽根
フラッシュ（blade flash)によるヘリコプターの検出お
よび羽根フラッシュの繰り返し周波数の決定によるヘリ
コプターの識別のために、アンテナ手段に連結された送
信機手段と受信機手段、および該受信機手段に連結され
たプロセッサ手段を具えている。
し、該装置はヘリコプター回転羽根により生起した羽根
フラッシュ（blade flash)によるヘリコプターの検出お
よび羽根フラッシュの繰り返し周波数の決定によるヘリ
コプターの識別のために、アンテナ手段に連結された送
信機手段と受信機手段、および該受信機手段に連結され
たプロセッサ手段を具えている。
【０００２】
【背景技術】そのようなレーダ装置は米国出願特許明細
書第 4,389,647号から既知である。上述のレーダ装置に
おいて、ドップラーレーダの出力信号は整流され、高域
通過フィルタを通過する。ヘリコプターの場合、得られ
た羽根フラッシュ、すなわち一時的にレーダビームに垂
直であるヘリコプター回転羽根により生起した強いレー
ダエコーは高域通過フィルタの出力に信号を生成する。
羽根フラッシュの繰り返し周波数に対応するこの信号の
繰り返し周波数はヘリコプタータイプについての結論を
引き出すことを可能にする。
書第 4,389,647号から既知である。上述のレーダ装置に
おいて、ドップラーレーダの出力信号は整流され、高域
通過フィルタを通過する。ヘリコプターの場合、得られ
た羽根フラッシュ、すなわち一時的にレーダビームに垂
直であるヘリコプター回転羽根により生起した強いレー
ダエコーは高域通過フィルタの出力に信号を生成する。
羽根フラッシュの繰り返し周波数に対応するこの信号の
繰り返し周波数はヘリコプタータイプについての結論を
引き出すことを可能にする。
【０００３】この方法はヘリコプターのタイプに関する
貴重な情報が整流過程で失われるという欠点を持ってい
る。
貴重な情報が整流過程で失われるという欠点を持ってい
る。
【０００４】
【発明の開示】本発明によるレーダ装置はこの欠点を軽
減し、かつレーダ装置が個別の羽根フラッシュのドップ
ラースペクトルを決定する手段を備えることを特徴とし
ている。
減し、かつレーダ装置が個別の羽根フラッシュのドップ
ラースペクトルを決定する手段を備えることを特徴とし
ている。
【０００５】上述の特許明細書によると、ドップラーレ
ーダーはパルスタイプあるいはＣＷタイプのレーダーで
あってよい。双方のレーダータイプはヘリコプターの検
出および識別に関して欠点を経験している。各単一羽根
フラッシュを観測するために、パルスレーダーは高いパ
ルス繰り返し周波数を有さねばならない。このことはレ
ーダーを相対的に高価かつ鈍感（insensitive)にし、か
つさらにレンジのあいまいさ（range ambiguity)を生起
する。ＣＷレーダーはレンジ情報を与えない。さらに、
ＣＷレーダーによる既知の問題は、１／ｆノイズの生起
であり、その結果として丁度数キロヘルツのドップラー
シフトを有する回転羽根からのエコーは検出が困難であ
る。
ーダーはパルスタイプあるいはＣＷタイプのレーダーで
あってよい。双方のレーダータイプはヘリコプターの検
出および識別に関して欠点を経験している。各単一羽根
フラッシュを観測するために、パルスレーダーは高いパ
ルス繰り返し周波数を有さねばならない。このことはレ
ーダーを相対的に高価かつ鈍感（insensitive)にし、か
つさらにレンジのあいまいさ（range ambiguity)を生起
する。ＣＷレーダーはレンジ情報を与えない。さらに、
ＣＷレーダーによる既知の問題は、１／ｆノイズの生起
であり、その結果として丁度数キロヘルツのドップラー
シフトを有する回転羽根からのエコーは検出が困難であ
る。
【０００６】本発明によるレーダー装置の非常に好まし
い実施例はこれらの欠点を経験せず、かつ送信機手段が
周期的線形周波数変調信号を送信するために装備され、
受信機手段が送信信号と受信レーダエコーを表す信号か
らのヘテロダイン信号を発生するために混合手段を装備
し、かつプロセッサ手段が連続周期から発生するヘテロ
ダイン信号を連続周波数スペクトルに変換するフーリエ
分析手段を装備し、ここで各スペクトルがＮ個（Ｎ＝
２，３，４， .... ）の複素値により表されていること
を特徴としている。
い実施例はこれらの欠点を経験せず、かつ送信機手段が
周期的線形周波数変調信号を送信するために装備され、
受信機手段が送信信号と受信レーダエコーを表す信号か
らのヘテロダイン信号を発生するために混合手段を装備
し、かつプロセッサ手段が連続周期から発生するヘテロ
ダイン信号を連続周波数スペクトルに変換するフーリエ
分析手段を装備し、ここで各スペクトルがＮ個（Ｎ＝
２，３，４， .... ）の複素値により表されていること
を特徴としている。
【０００７】このようにして実現された周波数スペクト
ルは、観測されたヘリコプターとレーダー装置との間の
レンジの決定を可能にし、かつヘリコプターの回転羽根
の数が奇数であるかあるいは偶数であるかどうかを示す
ことができる。
ルは、観測されたヘリコプターとレーダー装置との間の
レンジの決定を可能にし、かつヘリコプターの回転羽根
の数が奇数であるかあるいは偶数であるかどうかを示す
ことができる。
【０００８】本発明を添付図面を参照して詳細に説明す
る。
る。
【０００９】
【実施例】ドップラーレーダーにおいて、静止物体ある
いはゆっくりと移動する物体のエコーはフィルタによっ
て除去される。この観点で、ドップラーレーダーによ
り、ホーバーしているヘリコプターあるいはゆっくりと
移動するヘリコプターの胴体の判定は困難である。しか
し、高速で回転する回転羽根の観測は可能である。短期
間レーダービームに対して垂直である回転するヘリコプ
ター回転羽根はいわゆる羽根フラッシュである短い強い
エコーを生成することが知られている。羽根フラッシュ
はヘリコプターの存在を示し、かつその繰り返し周波数
はヘリコプタータイプに結び付けられている。この原理
に基づいて、現状のレーダー装置は、もしヘリコプター
がレーダー装置に接近するなら、警報およびタイプ識別
信号の発生が可能である。この点に関し、各個別ヘリコ
プターに対して、回転子の毎分回転数（rpm ）はある種
の狭い限界内で変化すると仮定されている。ある種のタ
イプのヘリコプターにある種の繰り返し周波数を明確に
割り当てることは不可能である。例えば28Hzの繰り返し
周波数を有する一連の羽根フラッシュはB105ヘリコプタ
ーあるいは米国ブラッドレー（US Bradley）２Ｂヘリコ
プターのいずれかにより生成できる。この考察の観点
で、タイプ識別の信頼性を増大するために追加の判定規
準を探索することが薦められる。
いはゆっくりと移動する物体のエコーはフィルタによっ
て除去される。この観点で、ドップラーレーダーによ
り、ホーバーしているヘリコプターあるいはゆっくりと
移動するヘリコプターの胴体の判定は困難である。しか
し、高速で回転する回転羽根の観測は可能である。短期
間レーダービームに対して垂直である回転するヘリコプ
ター回転羽根はいわゆる羽根フラッシュである短い強い
エコーを生成することが知られている。羽根フラッシュ
はヘリコプターの存在を示し、かつその繰り返し周波数
はヘリコプタータイプに結び付けられている。この原理
に基づいて、現状のレーダー装置は、もしヘリコプター
がレーダー装置に接近するなら、警報およびタイプ識別
信号の発生が可能である。この点に関し、各個別ヘリコ
プターに対して、回転子の毎分回転数（rpm ）はある種
の狭い限界内で変化すると仮定されている。ある種のタ
イプのヘリコプターにある種の繰り返し周波数を明確に
割り当てることは不可能である。例えば28Hzの繰り返し
周波数を有する一連の羽根フラッシュはB105ヘリコプタ
ーあるいは米国ブラッドレー（US Bradley）２Ｂヘリコ
プターのいずれかにより生成できる。この考察の観点
で、タイプ識別の信頼性を増大するために追加の判定規
準を探索することが薦められる。
【００１０】追加の判定規準は図１に表されたように羽
根フラッシュのスペクトルに見いだすことができる。
根フラッシュのスペクトルに見いだすことができる。
【００１１】図１ＡはB105ヘリコプターの回転子と関連
羽根フラッシュのスペクトルとを概略表している。スペ
クトルの正の部分は衝突レーダー放射（impinging rada
r radiation)の方向に回転する羽根により生起される。
最高周波数は一般に 230ｍ／秒の速度で回転する先端
（tip ）により発生される。スペクトルの負の部分は反
対方向に移動する羽根により生起される。このスペクト
ルは実質的に対称である。
羽根フラッシュのスペクトルとを概略表している。スペ
クトルの正の部分は衝突レーダー放射（impinging rada
r radiation)の方向に回転する羽根により生起される。
最高周波数は一般に 230ｍ／秒の速度で回転する先端
（tip ）により発生される。スペクトルの負の部分は反
対方向に移動する羽根により生起される。このスペクト
ルは実質的に対称である。
【００１２】図１Ｂは米国ブラッドレー２Ｂヘリコプタ
ーの回転子と関連羽根フラッシュのスペクトルを概略表
している。レーダーに向かって移動する羽根のみがレー
ダーに垂直である。従って、スペクトルは実質的に正の
部分のみを有している。もし回転子がπ／３ラジアンの
角度だけ回転するなら、図１Ｃに概略表されたような状
態に遭遇し、そこでは羽根フラッシュは実質的に負の部
分のみを持つスペクトルを有している。
ーの回転子と関連羽根フラッシュのスペクトルを概略表
している。レーダーに向かって移動する羽根のみがレー
ダーに垂直である。従って、スペクトルは実質的に正の
部分のみを有している。もし回転子がπ／３ラジアンの
角度だけ回転するなら、図１Ｃに概略表されたような状
態に遭遇し、そこでは羽根フラッシュは実質的に負の部
分のみを持つスペクトルを有している。
【００１３】図１に示されたスペクトルはヘリコプター
胴体からの反射がほぼ０Hzのドップラートーンを生成す
るように実質的に静止したヘリコプターの仮定に基づい
ている。もしヘリコプターがレーダー装置の方向にある
種の速度で移動するなら、全スペクトルは正方向にシフ
トしよう。ヘリコプターの速度がたいてい先端速度の単
なる一部分であるから、図１Ａ，Ｂ，Ｃに表されたよう
にスペクトルの性質は不変のままであろう。
胴体からの反射がほぼ０Hzのドップラートーンを生成す
るように実質的に静止したヘリコプターの仮定に基づい
ている。もしヘリコプターがレーダー装置の方向にある
種の速度で移動するなら、全スペクトルは正方向にシフ
トしよう。ヘリコプターの速度がたいてい先端速度の単
なる一部分であるから、図１Ａ，Ｂ，Ｃに表されたよう
にスペクトルの性質は不変のままであろう。
【００１４】図２は本発明によるレーダー装置の可能な
実施例のブロック線図を表している。アンテナ手段２を
使用すると、送信機手段１はヘリコプターの方向にレー
ダー放射を送信する。アンテナ手段２を介して、反射が
受信機手段３に印加され、かつ送信機手段１から導かれ
た基準信号と混合される。このようにして得られたヘテ
ロダイン信号はＡ／Ｄコンバータ４でディジタル化さ
れ、かつフリーリエ分析手段５（一般にFFT ユニット）
に印加される。プロセッサ６は羽根フラッシュの存在で
このように得られたスペクトルを検査し、それはスペク
トルの形状ならびに連続羽根フラッシュ間に経過する時
間に対して行われる。大きな確率でヘリコプタータイプ
を識別し、引き続いて表示手段７に表示するためにそれ
を提示することは可能である。
実施例のブロック線図を表している。アンテナ手段２を
使用すると、送信機手段１はヘリコプターの方向にレー
ダー放射を送信する。アンテナ手段２を介して、反射が
受信機手段３に印加され、かつ送信機手段１から導かれ
た基準信号と混合される。このようにして得られたヘテ
ロダイン信号はＡ／Ｄコンバータ４でディジタル化さ
れ、かつフリーリエ分析手段５（一般にFFT ユニット）
に印加される。プロセッサ６は羽根フラッシュの存在で
このように得られたスペクトルを検査し、それはスペク
トルの形状ならびに連続羽根フラッシュ間に経過する時
間に対して行われる。大きな確率でヘリコプタータイプ
を識別し、引き続いて表示手段７に表示するためにそれ
を提示することは可能である。
【００１５】本発明によるレーダー装置の第１の特定の
実施例において、波長23cmのＣＷレーダー放射が送信機
手段１により発出される。 230ｍ／秒の通常の羽根先端
速度を仮定すると、これは−２Hzから＋２Hzの範囲にあ
るドップラー信号を生じる。Ａ／Ｄコンバータ４は４ｋ
Hzのサンプリング周波数でこの信号をディジタル化し、
かつこのディジタル信号をフーリエ分析手段５（４点FF
T ユニット）に印加しよう。このFFT ユニットは４個の
出力信号を有し、それらは−２Hz，−１Hz，０ｋHzおよ
び１ｋHzである。−１ｋHzと１ｋHzを表す信号のモジュ
ラスはプロセッサ６に印加され、プロセッサ６はこの場
合２個のしきい値回路と結合回路を備えている。もし少
なくとも１つのこれらの信号が所定のしきい値を越える
なら、羽根フラッシュ検出が発生するであろう。もし双
方の信号が実質的に等しい強度なら、偶数の回転羽根が
仮定される。もし双方の信号が交互に現れるなら、奇数
の回転羽根が仮定される。さらにプロセッサ６は連続羽
根フラッシュの間にどれだけの時間が経過するかを検査
し、その後でヘリコプタータイプが大きい確率で識別さ
れる。
実施例において、波長23cmのＣＷレーダー放射が送信機
手段１により発出される。 230ｍ／秒の通常の羽根先端
速度を仮定すると、これは−２Hzから＋２Hzの範囲にあ
るドップラー信号を生じる。Ａ／Ｄコンバータ４は４ｋ
Hzのサンプリング周波数でこの信号をディジタル化し、
かつこのディジタル信号をフーリエ分析手段５（４点FF
T ユニット）に印加しよう。このFFT ユニットは４個の
出力信号を有し、それらは−２Hz，−１Hz，０ｋHzおよ
び１ｋHzである。−１ｋHzと１ｋHzを表す信号のモジュ
ラスはプロセッサ６に印加され、プロセッサ６はこの場
合２個のしきい値回路と結合回路を備えている。もし少
なくとも１つのこれらの信号が所定のしきい値を越える
なら、羽根フラッシュ検出が発生するであろう。もし双
方の信号が実質的に等しい強度なら、偶数の回転羽根が
仮定される。もし双方の信号が交互に現れるなら、奇数
の回転羽根が仮定される。さらにプロセッサ６は連続羽
根フラッシュの間にどれだけの時間が経過するかを検査
し、その後でヘリコプタータイプが大きい確率で識別さ
れる。
【００１６】上述の第１の特定の実施例はいくつかの点
でかなり改善できる。１つの改善は観測されたヘリコプ
ターのレンジ識別を発生するものである。第２の改善は
１／ｆノイズによるＣＷレーダーに固有な不可避に近い
検出損失（near-inevitabledetection loss）を低減す
ることである。受信されたドップラーシフト信号は送信
機手段１からの１／ｆノイズに対抗すべきであり、それ
は近接物体からの反射に基づいて、受信機手段３に入る
ものである。上述の実施例において、ドップラーシフト
信号は送信ＣＷ信号からほぼ１ｋHzだけ離れているか
ら、重大な検出損失が予想される。
でかなり改善できる。１つの改善は観測されたヘリコプ
ターのレンジ識別を発生するものである。第２の改善は
１／ｆノイズによるＣＷレーダーに固有な不可避に近い
検出損失（near-inevitabledetection loss）を低減す
ることである。受信されたドップラーシフト信号は送信
機手段１からの１／ｆノイズに対抗すべきであり、それ
は近接物体からの反射に基づいて、受信機手段３に入る
ものである。上述の実施例において、ドップラーシフト
信号は送信ＣＷ信号からほぼ１ｋHzだけ離れているか
ら、重大な検出損失が予想される。
【００１７】しかし、第２の特定の実施例において、送
信機手段１は、この場合にＦＭ−ＣＷ変調を備える23cm
の近似波長でＣＷレーダエネルギーを発出する。のこぎ
り波周波数変調が適当であり、それにより周期的間隔
で、周波数は500 μsec の期間に線形に2.5 ＭHzだけ増
大する。この既知の方法の適用はレーダー装置のそのレ
ンジに依存する周波数で静止物体がヘテロダイン信号を
発生することを可能にする。フーリエ分析手段５はのこ
ぎり波周波数変調の１期間の間に得られたヘテロダイン
信号を０，２ｋHz，４ｋHz， .... 512 ｋHzの256 個の
周波数範囲に分離する256 出力のFFT ユニットを具えて
いる。
信機手段１は、この場合にＦＭ−ＣＷ変調を備える23cm
の近似波長でＣＷレーダエネルギーを発出する。のこぎ
り波周波数変調が適当であり、それにより周期的間隔
で、周波数は500 μsec の期間に線形に2.5 ＭHzだけ増
大する。この既知の方法の適用はレーダー装置のそのレ
ンジに依存する周波数で静止物体がヘテロダイン信号を
発生することを可能にする。フーリエ分析手段５はのこ
ぎり波周波数変調の１期間の間に得られたヘテロダイン
信号を０，２ｋHz，４ｋHz， .... 512 ｋHzの256 個の
周波数範囲に分離する256 出力のFFT ユニットを具えて
いる。
【００１８】これらの周波数範囲は引き続いて０，60
ｍ，120 ｍ， .... ，15,360ｍのレンジに対応する。こ
のようなやり方で、技術文献から知られているＦＭ−Ｃ
Ｗレーダー装置が実現される。もしこのレーダー装置が
実質的に静止ヘリコプターに向けられるなら、その周波
数が各期間で実質的に同じであるヘリコプター胴体によ
り生起されたヘテロダイン周波数からなるスペクトルを
展開し、場合によれば、羽根フラッシュの生起の間にさ
らに複雑なスペクトルを展開する。このスペクトルは図
１に表された１つのスペクトルに対応し、この場合のみ
それは胴体エコーにより生起されたヘテロダイン周波数
に対応する周波数だけシフトされる。
ｍ，120 ｍ， .... ，15,360ｍのレンジに対応する。こ
のようなやり方で、技術文献から知られているＦＭ−Ｃ
Ｗレーダー装置が実現される。もしこのレーダー装置が
実質的に静止ヘリコプターに向けられるなら、その周波
数が各期間で実質的に同じであるヘリコプター胴体によ
り生起されたヘテロダイン周波数からなるスペクトルを
展開し、場合によれば、羽根フラッシュの生起の間にさ
らに複雑なスペクトルを展開する。このスペクトルは図
１に表された１つのスペクトルに対応し、この場合のみ
それは胴体エコーにより生起されたヘテロダイン周波数
に対応する周波数だけシフトされる。
【００１９】図３は第２の特定の実施例によるレーダー
装置のプロセッサ６のブロック線図を表している。フー
リエ分析手段５のＮ個の出力に接続されたプロセッサ６
はまず第１に静止物体のエコーを除去する。このため
に、プロセッサ６はフーリエ分析手段５のＮ個の出力Ｃ
1 ， .... ，ＣN に接続されたＮ個の高域通過フィルタ
8.1 ， .... ，8.N を備えている。例えば、自動車なら
びに他の車両からの反射が停止されるようフィルタの遮
断周波数を選択することにより、羽根フラッシュにより
生起したスペクトルのみが結局フィルタ出力信号を与え
るであろう。これらのフィルタ出力信号はモジュラス決
定要素9.1 , .... 9.N に印加される。それらの出力は
しきい値回路10.1, .... , 10.Nに印加される。しきい
値通過（threshold passing ）は例えば期間毎にしきい
値通過が起こるしきい値回路の数を蓄積することによ
り、中間メモリ11に蓄積される。１期間内の連続数はヘ
リコプターの存在を示すであろう。
装置のプロセッサ６のブロック線図を表している。フー
リエ分析手段５のＮ個の出力に接続されたプロセッサ６
はまず第１に静止物体のエコーを除去する。このため
に、プロセッサ６はフーリエ分析手段５のＮ個の出力Ｃ
1 ， .... ，ＣN に接続されたＮ個の高域通過フィルタ
8.1 ， .... ，8.N を備えている。例えば、自動車なら
びに他の車両からの反射が停止されるようフィルタの遮
断周波数を選択することにより、羽根フラッシュにより
生起したスペクトルのみが結局フィルタ出力信号を与え
るであろう。これらのフィルタ出力信号はモジュラス決
定要素9.1 , .... 9.N に印加される。それらの出力は
しきい値回路10.1, .... , 10.Nに印加される。しきい
値通過（threshold passing ）は例えば期間毎にしきい
値通過が起こるしきい値回路の数を蓄積することによ
り、中間メモリ11に蓄積される。１期間内の連続数はヘ
リコプターの存在を示すであろう。
【００２０】第１の実施例と全く同様に、偶数の回転羽
根を持つヘリコプターは連続フラッシュと同じ相対的に
広いスペクトルを発生しよう。奇数の回転羽根を持つヘ
リコプターは狭いスペクトルを生じ、それはさらにフラ
ッシュからフラッシュにわたり変化するが、しかし偶数
フラッシュは同じスペクトルを連続的に示し、かつ奇数
フラッシュは同じスペクトルを連続的に示す。上述の第
２の特定の実施例において、偶数の回転羽根を持つヘリ
コプターは期間毎に４つの連続しきい値通過を持つ出力
信号を一般に生成しよう。奇数の回転羽根を持つヘリコ
プターは２つの連続しきい値通過のみを持つ出力信号を
一般に生成し、一方、奇数および偶数フラッシュのスペ
クトルは、例えば交互に10.j, 10.j+1と10.j+2, 10.j+3
の別々のしきい値回路に一般に出力信号を生成しよう。
根を持つヘリコプターは連続フラッシュと同じ相対的に
広いスペクトルを発生しよう。奇数の回転羽根を持つヘ
リコプターは狭いスペクトルを生じ、それはさらにフラ
ッシュからフラッシュにわたり変化するが、しかし偶数
フラッシュは同じスペクトルを連続的に示し、かつ奇数
フラッシュは同じスペクトルを連続的に示す。上述の第
２の特定の実施例において、偶数の回転羽根を持つヘリ
コプターは期間毎に４つの連続しきい値通過を持つ出力
信号を一般に生成しよう。奇数の回転羽根を持つヘリコ
プターは２つの連続しきい値通過のみを持つ出力信号を
一般に生成し、一方、奇数および偶数フラッシュのスペ
クトルは、例えば交互に10.j, 10.j+1と10.j+2, 10.j+3
の別々のしきい値回路に一般に出力信号を生成しよう。
【００２１】中間メモリは第１結合デバイス12により読
み取られ、それはその群のスペクトル幅を決定し、かつ
その群に対して、レーダー装置に対する群に関連したヘ
リコプターのレンジを決定する一群を形成するよう１つ
のフラッシュから発生する連続しきい値通過を実質的に
結合している。スペクトル幅に基づいて、第１結合手段
は関連するヘリコプターの回転羽根の数が奇数か偶数か
を確認するようさらに努力する。１期間内の５以上の連
続しきい値通過の群、あるいは１期間内の２以下の連続
しきい値通過の群は第１結合手段により棄却される。
み取られ、それはその群のスペクトル幅を決定し、かつ
その群に対して、レーダー装置に対する群に関連したヘ
リコプターのレンジを決定する一群を形成するよう１つ
のフラッシュから発生する連続しきい値通過を実質的に
結合している。スペクトル幅に基づいて、第１結合手段
は関連するヘリコプターの回転羽根の数が奇数か偶数か
を確認するようさらに努力する。１期間内の５以上の連
続しきい値通過の群、あるいは１期間内の２以下の連続
しきい値通過の群は第１結合手段により棄却される。
【００２２】もし上記の波長で約500 μsec の継続期間
を有する羽根フラッシュがのこぎり波周波数変調の１期
間と実質的に一致するなら、羽根の数が奇数あるいは偶
数かどうかを１つの羽根フラッシュに基づいて判定する
ことは可能であろう。羽根フラッシュが１期間で部分的
に生起し、かつ引き続く期間で部分的に生起する状態は
余り好ましくない。結果としてのスペクトルの広がりは
この単一の羽根フラッシュに基づいて結論を引き出すこ
とを不可能にしよう。第２の手段は必要以上である。第
１結合デバイスは２つ以上の連続期間のしきい値通過が
１つの群を形成するために結合されるよう設計されてい
る。
を有する羽根フラッシュがのこぎり波周波数変調の１期
間と実質的に一致するなら、羽根の数が奇数あるいは偶
数かどうかを１つの羽根フラッシュに基づいて判定する
ことは可能であろう。羽根フラッシュが１期間で部分的
に生起し、かつ引き続く期間で部分的に生起する状態は
余り好ましくない。結果としてのスペクトルの広がりは
この単一の羽根フラッシュに基づいて結論を引き出すこ
とを不可能にしよう。第２の手段は必要以上である。第
１結合デバイスは２つ以上の連続期間のしきい値通過が
１つの群を形成するために結合されるよう設計されてい
る。
【００２３】第１結合デバイス12により決定された群
は、システム時間と共に、第２結合デバイス13に伝えら
れる。このデバイスは連続ヘリコプター羽根フラッシュ
を収集かつ結合することを探索する。このために、等し
いレンジと等しいスペクトル幅を持つ群が結合され、か
つ時間遅延が決定される。第２結合デバイス13はレンジ
と羽根フラッシュ周波数ならびに、回転羽根の数が奇数
か偶数かを確立するパラメータを少なくとも具えるプロ
ットメッセージを備えている。このようにして得られた
プロットは信頼性があり、かつヘリコプターの捜索レー
ダー装置が第２の特定の実施例に基づいて実現できる程
度に再構成可能である。
は、システム時間と共に、第２結合デバイス13に伝えら
れる。このデバイスは連続ヘリコプター羽根フラッシュ
を収集かつ結合することを探索する。このために、等し
いレンジと等しいスペクトル幅を持つ群が結合され、か
つ時間遅延が決定される。第２結合デバイス13はレンジ
と羽根フラッシュ周波数ならびに、回転羽根の数が奇数
か偶数かを確立するパラメータを少なくとも具えるプロ
ットメッセージを備えている。このようにして得られた
プロットは信頼性があり、かつヘリコプターの捜索レー
ダー装置が第２の特定の実施例に基づいて実現できる程
度に再構成可能である。
【００２４】しかし、捜索レーダー装置に対する前提条
件では、アンテナ手段２は可能な各ヘリコプターに対し
て少なくとも２つの連続羽根フラッシュが観測できるよ
うな大きさである。このように、回転羽根の数が奇数か
偶数かを確立し、かつ羽根フラッシュ周波数を決定する
ことは常に可能であろう。アンテナ手段２に対して、可
能な選択は毎分40回転、かつ水平開口角はπ／６ラジア
ンであり得る。広い水平開口角のための捜索レーダー装
置の相対的に劣った方位精度にもかかわらず、羽根フラ
ッシュが典型的に２つの期間で単に可視であるという理
由で、方位解像度は優れている。
件では、アンテナ手段２は可能な各ヘリコプターに対し
て少なくとも２つの連続羽根フラッシュが観測できるよ
うな大きさである。このように、回転羽根の数が奇数か
偶数かを確立し、かつ羽根フラッシュ周波数を決定する
ことは常に可能であろう。アンテナ手段２に対して、可
能な選択は毎分40回転、かつ水平開口角はπ／６ラジア
ンであり得る。広い水平開口角のための捜索レーダー装
置の相対的に劣った方位精度にもかかわらず、羽根フラ
ッシュが典型的に２つの期間で単に可視であるという理
由で、方位解像度は優れている。
【００２５】もし捜索レーダー装置が第２の実施例に基
づいて実現されるなら、第２結合デバイス13は、プロッ
トメッセージに付加されるヘリコプターの方位方向の割
り当てを連続群に基づいて可能とする。引き続いて、こ
れらのプロットメッセージは表示デバイス７上の表示を
追跡する追跡器（tracker)14で処理できる。
づいて実現されるなら、第２結合デバイス13は、プロッ
トメッセージに付加されるヘリコプターの方位方向の割
り当てを連続群に基づいて可能とする。引き続いて、こ
れらのプロットメッセージは表示デバイス７上の表示を
追跡する追跡器（tracker)14で処理できる。
【００２６】追跡器は誤警報率（false-alarm rate）を
低減する利点を有している。このために、追跡器14は例
えばある種のヘリコプタータイプが少なくとも２つの連
続アンテナ回転の間に同様なレンジと同様な方位方向で
観測されることを要求する。しかし、このことはポップ
アップヘリコプター（pop-up helicopter)の迅速な検出
を不可能にする。この目的で、第２結合デバイス13は１
つの辞書を装備し、それからユーザーは強い脅威と考え
られている３つのヘリコプタータイプを明示できる。も
しこのように明示されたヘリコプターが検出されるな
ら、すなわち、もしプロットメッセージが類似の特性で
発生されるなら、このプロットメッセージはライン15を
介して表示手段７に直接伝えられる。
低減する利点を有している。このために、追跡器14は例
えばある種のヘリコプタータイプが少なくとも２つの連
続アンテナ回転の間に同様なレンジと同様な方位方向で
観測されることを要求する。しかし、このことはポップ
アップヘリコプター（pop-up helicopter)の迅速な検出
を不可能にする。この目的で、第２結合デバイス13は１
つの辞書を装備し、それからユーザーは強い脅威と考え
られている３つのヘリコプタータイプを明示できる。も
しこのように明示されたヘリコプターが検出されるな
ら、すなわち、もしプロットメッセージが類似の特性で
発生されるなら、このプロットメッセージはライン15を
介して表示手段７に直接伝えられる。
【００２７】第２の特定の実例において、１／ｆノイズ
により生起した検出損失は少ない遠達効果（far-reachi
ng effects）を有している。例えばヘリコプターは7.5
ｋｍのレンジで検出されるものと仮定する。ヘリコプタ
ースペクトルは約250 ｋHzに位置しよう。もし捜索レー
ダー装置が第１の特定の実施例に基づいて実現されるな
ら、その同じヘリコプターは約１ｋHzのスペクトルを有
するであろう。１／ｆノイズ寄与に関してこのことは殆
ど50dBの改善となる。
により生起した検出損失は少ない遠達効果（far-reachi
ng effects）を有している。例えばヘリコプターは7.5
ｋｍのレンジで検出されるものと仮定する。ヘリコプタ
ースペクトルは約250 ｋHzに位置しよう。もし捜索レー
ダー装置が第１の特定の実施例に基づいて実現されるな
ら、その同じヘリコプターは約１ｋHzのスペクトルを有
するであろう。１／ｆノイズ寄与に関してこのことは殆
ど50dBの改善となる。
【００２８】それにもかかわらず、レーダー装置の付近
で大きなレーダー断面を持つ物体は、しきい値回路10.
1, .... , 10.Nが活性化される程度まで、ノイズレベ
ルの増大となろう。このことを防止するために、プロセ
ッサ６は一定誤警報率プロセッサ（constant false-ala
rm rate processor : CFAR）16を備えている。しきい値
Ｄ1 ， .... ，ＤN の調整を含む既知の方法によると、
このプロセッサは単位時間当たりのしきい値通過の数を
実質的に一定に保つことを狙っている。アンテナ手段２
の回転の間に、そのような物体がゆっくりとアンテナビ
ームに現れるから、効果的なCFARはこのようにして得る
ことができる。
で大きなレーダー断面を持つ物体は、しきい値回路10.
1, .... , 10.Nが活性化される程度まで、ノイズレベ
ルの増大となろう。このことを防止するために、プロセ
ッサ６は一定誤警報率プロセッサ（constant false-ala
rm rate processor : CFAR）16を備えている。しきい値
Ｄ1 ， .... ，ＤN の調整を含む既知の方法によると、
このプロセッサは単位時間当たりのしきい値通過の数を
実質的に一定に保つことを狙っている。アンテナ手段２
の回転の間に、そのような物体がゆっくりとアンテナビ
ームに現れるから、効果的なCFARはこのようにして得る
ことができる。
【００２９】CFARの代案の実施例は第１結合デバイス12
によるしきい値機能とCFAR機能の結合である。その場合
しきい値回路10.1, .... , 10.NとCFAR16は存在しな
い。モジュラス決定要素9.1 , .... , 9.N により発生
された信号強度は２次元フィールドで中間メモリ11に直
ちに蓄積され、その一部分が図４に示されている。連続
期間は水平方向に蓄積され、モジュラス決定要素9.1 ,
.... , 9.N により発生された信号強度は垂直方向に蓄
積される。この２次元フィールドは２次元窓（この例で
は７期間×７信号強度である）によりヘリコプターの存
在が走査され、それにより中央領域17の信号強度はしき
い値回路に印加され、かつ周辺領域18で計算された平均
信号強度と比較される。
によるしきい値機能とCFAR機能の結合である。その場合
しきい値回路10.1, .... , 10.NとCFAR16は存在しな
い。モジュラス決定要素9.1 , .... , 9.N により発生
された信号強度は２次元フィールドで中間メモリ11に直
ちに蓄積され、その一部分が図４に示されている。連続
期間は水平方向に蓄積され、モジュラス決定要素9.1 ,
.... , 9.N により発生された信号強度は垂直方向に蓄
積される。この２次元フィールドは２次元窓（この例で
は７期間×７信号強度である）によりヘリコプターの存
在が走査され、それにより中央領域17の信号強度はしき
い値回路に印加され、かつ周辺領域18で計算された平均
信号強度と比較される。
【００３０】第１結合デバイス12は高速プロセッサとし
て設計され、それはまず２次元フィールドにある信号強
度のしきい値を取り、引き続いて群を形成するよう個別
しきい値通過を結合し、最終的にこれらの群に関連する
ヘリコプターの回転羽根の数が奇数か偶数かを検査す
る。CFARの代案の実施例は、レーダー装置が干渉、特に
ノイズとジャミングに余り敏感でないという利点を有し
ている。
て設計され、それはまず２次元フィールドにある信号強
度のしきい値を取り、引き続いて群を形成するよう個別
しきい値通過を結合し、最終的にこれらの群に関連する
ヘリコプターの回転羽根の数が奇数か偶数かを検査す
る。CFARの代案の実施例は、レーダー装置が干渉、特に
ノイズとジャミングに余り敏感でないという利点を有し
ている。
【００３１】たとえ第１ならびに第２の実施例に対し
て、波長23cmを有するレーダー放射が選択されていて
も、各波長はここに記載された発明に適当である。長い
波長の利点は、羽根フラッシュが相対的に長い継続期間
のものであり、かつ周波数スペクトルの小さい部分のみ
にわたって分布され、それが処理の費用に好ましい影響
を及ぼすことである。他方、短い波長は回転羽根の増大
されたレーダー断面となり、かつアンテナの大きさを低
減となる。
て、波長23cmを有するレーダー放射が選択されていて
も、各波長はここに記載された発明に適当である。長い
波長の利点は、羽根フラッシュが相対的に長い継続期間
のものであり、かつ周波数スペクトルの小さい部分のみ
にわたって分布され、それが処理の費用に好ましい影響
を及ぼすことである。他方、短い波長は回転羽根の増大
されたレーダー断面となり、かつアンテナの大きさを低
減となる。
【図１】図１は関連したスペクトルを持つ多数の回転子
を表している。
を表している。
【図２】図２は本発明によるレーダー装置の可能な実施
例のブロック線図を表している。
例のブロック線図を表している。
【図３】図３は本発明によるレーダー装置のプロセッサ
の可能な実施例のブロック線図を表している。
の可能な実施例のブロック線図を表している。
【図４】図４は２次元窓法に基づいてCFARを例示する２
次元データフィールドの一部分を表している。
次元データフィールドの一部分を表している。
１ 送信機手段 ２ アンテナ手段 ３ 受信機手段 ４ Ａ／Ｄコンバータ ５ フーリエ分析手段 ６ プロセッサ ７ 表示手段あるいは表示デバイス ８ 高域通過フィルタ ９ モジュラス決定要素 10 しきい値回路 11 中間メモリ 12 第１結合デバイス 13 第２結合デバイス 14 追跡器 15 ライン 16 一定警報率プロセッサあるいはCFAR 17 中央領域 18 周辺領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィレム アンドリュース ホル オランダ国 ヘンヘロ ウェー ソンネフ ェルト ストラート 40
Claims (13)
- 【請求項１】 ドップラーレーダ装置であって、ヘリコ
プター回転羽根により生起した羽根フラッシュによるヘ
リコプターの検出および羽根フラッシュの繰り返し周波
数の決定によるヘリコプターの識別のために、アンテナ
手段に連結された送信機手段と受信機手段、および該受
信機手段に連結されたプロセッサ手段を具えるドップラ
ーレーダ装置において、 レーダ装置が個別の羽根フラッシュのドップラースペク
トルを決定する手段を備えることを特徴とするドップラ
ーレーダ装置。 - 【請求項２】 送信機手段が周期的線形周波数変調信号
を送信するために装備され、受信機手段が送信信号と受
信レーダエコーを表す信号からのヘテロダイン信号を発
生するために混合手段を装備し、かつプロセッサ手段が
連続周期から発生するヘテロダイン信号を連続周波数ス
ペクトルに変換するフーリエ分析手段を装備し、ここで
各スペクトルがＮ＝２，３，４， .... であるＮ個の複
素値により表されていることを特徴とする請求項１に記
載のドップラーレーダ装置。 - 【請求項３】 連続期間に対して、Ｎ個の複素値がＮ個
のモジュラス決定要素を後続するＮ個の高域通過フィル
タに印加され、Ｎ個のしきい値回路がＮ個のモジュラス
決定要素の出力に接続され、かつしきい値通過データが
別処理のために中間メモリに蓄積されていることを特徴
とする請求項２に記載のドップラーレーダ装置。 - 【請求項４】 実質的に一定数の時間単位当たりのしき
い値通過が得られるようプロセッサ手段がしきい値回路
に接続されたしきい値を調整する一定誤警報率手段を備
えることを特徴とする請求項３に記載のドップラーレー
ダ装置。 - 【請求項５】 プロセッサ手段が、中間メモリに蓄積さ
れたしきい値通過データに基づいて、１つの羽根フラッ
シュに関連したしきい値通過の群を決定する第１結合手
段、およびこれらの群に関連するヘリコプターのレンジ
を決定し、かつこれらのヘリコプターが奇数もしくは偶
数の羽根を備えるかどうかを確立する手段を備えること
を特徴とする請求項３あるいは４に記載のドップラーレ
ーダ装置。 - 【請求項６】 連続期間に対して、Ｎ個の複素値がＮ個
のモジュラス決定要素を後続するＮ個の高域通過フィル
タに印加され、かつその出力値が別処理のためのＮ個の
広いメモリフィールドに蓄積されることを特徴とする請
求項２に記載のドップラーレーダ装置。 - 【請求項７】 プロセッサ手段が、 移動窓法に基づく一定誤警報率のメモリフィールドで動
作するしきい値決定手段、 １つの羽根フラッシュに関連するしきい値通過の群を決
定する結合手段、およびこれらの群に関連したヘリコプ
ターのレンジを決定し、かつこれらのヘリコプターが奇
数もしくは偶数の羽根を備えるかどうかを確立する手
段、を備えることを特徴とする請求項６に記載のドップ
ラーレーダ装置。 - 【請求項８】 ヘリコプターのレンジが、そのヘリコプ
ターに関連する群の１つのスペクトル内の位置と、その
群の幅による回転子の構造により決定されることを特徴
とする請求項５から７のいずれか１つに記載のドップラ
ーレーダ装置。 - 【請求項９】 プロセッサ手段が、羽根フラッシュ繰り
返し周波数を得るための少なくとも実質的に対応するス
ペクトル特性に基づく連続群を結合する第２結合手段を
備えることを特徴とする請求項８に記載のドップラーレ
ーダ装置。 - 【請求項１０】アンテナ手段が実質的に垂直捜索軸の周
りの回転を備え、かつプロセッサ手段に方位角情報を与
えることを特徴とする請求項９に記載のドップラーレー
ダ装置。 - 【請求項１１】 第２結合手段がアンテナ手段の既知の
アンテナビーム幅に基づいて、実質的に対応するスペク
トル特性を有する連続群に関連したヘリコプターの方位
角を決定する方位評価器を備えることを特徴とする請求
項１０に記載のドップラーレーダ装置。 - 【請求項１２】 プロセッサ手段がアンテナ手段の少な
くとも２つの回転の間に得られた第２結合手段の出力信
号を結合し、かつ検出されたヘリコプターの少なくとも
レンジ、方位およびタイプ情報を含む表示デバイスの駆
動信号を得るための追跡手段を備えることを特徴とする
請求項１１に記載のドップラーレーダ装置。 - 【請求項１３】 もし実質的に対応するスペクトル特性
を有する連続群の間の時間遅延が所与の規準を満足する
なら、第２結合手段が表示デバイスの駆動信号を発生す
る手段を備えることを特徴とする請求項１２に記載のド
ップラーレーダ装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL9101720A NL9101720A (nl) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | Inrichting voor het waarnemen en determineren van helicopters. |
| NL9101720 | 1991-10-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05215843A true JPH05215843A (ja) | 1993-08-27 |
| JP3026688B2 JP3026688B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=19859810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4274328A Expired - Lifetime JP3026688B2 (ja) | 1991-10-16 | 1992-10-13 | レーダ装置 |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5347282A (ja) |
| EP (1) | EP0537841B1 (ja) |
| JP (1) | JP3026688B2 (ja) |
| CN (1) | CN1072267A (ja) |
| AR (1) | AR246614A1 (ja) |
| AU (1) | AU656026B2 (ja) |
| BR (1) | BR9204000A (ja) |
| CA (1) | CA2080039A1 (ja) |
| DE (1) | DE69218334T2 (ja) |
| ES (1) | ES2100271T3 (ja) |
| NL (1) | NL9101720A (ja) |
| TR (1) | TR26133A (ja) |
| ZA (1) | ZA927285B (ja) |
Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
| JP2001264440A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-26 | Toshiba Corp | ヘリコプタ検出装置とこの装置を用いた誘導飛翔体 |
| JP2008267864A (ja) * | 2007-04-17 | 2008-11-06 | Mitsubishi Electric Corp | 目標類別装置 |
| JP2009505037A (ja) * | 2005-06-01 | 2009-02-05 | ネイダーランゼ、オルガニザティー、ボー、トゥーゲパストナトゥールウェテンシャッペルーク、オンダーツォーク、ティーエヌオー | 航空機用レーダ・システム |
| US20110080316A1 (en) * | 2009-08-31 | 2011-04-07 | Thales Nederland B.V. | Surveillance system for detecting targets with high cross-range resolution between targets |
| JP2018179634A (ja) * | 2017-04-07 | 2018-11-15 | 有限会社アイ・アール・ティー | ドローン検出システム及びドローン検出方法 |
| KR20220064103A (ko) * | 2020-11-11 | 2022-05-18 | 국방과학연구소 | 무기체계 도플러 신호 모사 장치 및 그 방법 |
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|---|---|---|---|---|
| DE4242700C2 (de) * | 1992-12-17 | 2003-01-30 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Messung des Abstandes und der Geschwindigkeit von Objekten |
| GB2517659B (en) * | 1993-06-23 | 2015-07-22 | Dassault Electronique | Radar for helicopters |
| FR2718250B1 (fr) * | 1994-03-31 | 1996-06-07 | Setid | Procédé de sondage d'un canal. |
| US5689268A (en) * | 1996-08-02 | 1997-11-18 | Boeing North American, Inc. | Radar detection and classification of helicopters |
| SE515481C2 (sv) | 1999-12-14 | 2001-08-13 | Ericsson Telefon Ab L M | Förfarande vid mätning av radarmålarea hos ett mätföremål med både rörliga och fasta delar |
| EP1712931A1 (en) * | 2005-04-14 | 2006-10-18 | Qinetiq Limited | Method and apparatus for detecting a target in a scene |
| US7522089B2 (en) * | 2006-06-12 | 2009-04-21 | Raytheon Company | Airborne look-down doppler radar tracking of hovering helicopters using rotor features |
| CN102540163A (zh) * | 2011-12-12 | 2012-07-04 | 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 | 一种基于常规相参雷达的直升机分类识别方法 |
| US9306718B2 (en) * | 2013-08-01 | 2016-04-05 | Honeywell International Inc. | System and method for mitigating helicopter rotor blockage of communications systems |
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| GB201609640D0 (en) | 2016-06-02 | 2016-07-20 | Qinetiq Ltd | Radar system for the detection of drones |
| KR20200035560A (ko) | 2018-09-27 | 2020-04-06 | 삼성전자주식회사 | 오브젝트 상태 결정 방법 및 그 방법을 수행하는 전자 장치 |
| CN109975780B (zh) * | 2019-04-17 | 2022-12-06 | 西安电子工程研究所 | 基于脉冲多普勒雷达时域回波的直升机型号识别算法 |
| RU2728278C1 (ru) * | 2019-12-23 | 2020-07-29 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации | Способ сопровождения вертолета в импульсно-доплеровской радиолокационной станции |
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